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Vérificatour optique de planéité et d'alignement.
La Tarification des surfaces planes ou à génératrices rectilignes pose le problème de vérifier qu'un certain nombre de pointe sont ou non dans un même plan, ou sur une même dei- te ou de mesurer leurs écarts par rapport à ce plan ou à cette droite?
L'optique offre une solution du problème qui dé- coule du fait que la lumière se propage en ligne droite.
Tous les appareils optiques donnant directement la mesure des écarta précités se composent dtune lunette fixe à l'aide de laquelle on observe une mire que l'on déplace au contact de la pièce à vérifier.
Ces déplacements faisant varier la distance de la mire la lunette, l'observateur doit, pour chaque position de cette mire, refaire la mise au point de l'image observée dans la lunette. Cette mise au point peut être obtenue par le déplacement d'une pièce optique faisant partie de cette lunette (oculaire, lentille d'objectif, eto.) pu indépendante de celle-ci, par exemple par la translation d'un bain de mercure placé en avant de son objectif de manière à main- tenir constant le ohemin optique entre celui-ci et la mire. les dispositifs existants présentent plusieurs in- convéniente :
dee bain demeroure. le cas du déplacement de l'oculaire et de bain de/meroure, le guidage de la pièce optique mobile permettant la mise au moint doit être exécuté avec une très grande précision;
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la sûreté des mesures n'est pas absolue, car des détériorations peuvent se produire et des jeux peuvent s'introduire par suite de l'usure des pièces à l'insu de l'observateur.
Lorsque la lunette d'observation est à duplication et à renversement d'une des images, le déplacement de l'oculaire pour effectuer la mise au point n'a même théoriquement aucune Influence sur les mesures; mais il n'en subsiste pas moins l'in- convénient grave suivant: du fait que l'observateur touche à la lunette d'observation, celle ci peut se déplacer et par oonsé- quent se dérégler, b) Chaque mesure exige la mise en place de la mire sur la pièce à vérifier, et le déplacement de l'organe de régla- ge de la mise au point des imagea, soit deux opérations. Il n'est donc pas possible de procéder rapidement et d'une manière continue à une série de mesures.
Cet inconvénient est pertiou- lièrement grave lorsqu'on substitue à l'oeil un dispositif pho- tographique pour l'enregistrement des écarts.
On pourrait évidemment imaginer que, par une liaison mécanique appropriés, on fasse commander des dispositifs de mise au point précitée par le déplacement du palpeur, mais comme dans tous les dispositifs existants les déplacements du palpeur et de la pièce effectuant la mise au point ne sont pas de même am- plitude, on aboutirait à des systèmes compliqués et délicate, constituant également des sources possibles de déréglage.
La présente invention a pour but d'éviter ces incon- véniente. Elle est caractérisée en premier lieu par le fait que le palpeur dont est muni le vérificateur, comme tous lès appareils de ce genre, et que l'on déplace au contact ou à distance oonnue de la pièce à vérifier n'est plus, comme dans les appareils existants, un organe portant une simple mire repère, mais une pièce mécanique portant au moins deux pièces optiques, ou une seule pièce optique, mais touchée dans ce' cas, deux fois par la lumière, et ayant ainsi une double action.
L'invention est caractérisée en outre par le fait que le palpeur est placé entre deux systèmes réflecteurs, de telle manière que la lumière parcourt le circuit de longueur constante partant: du palpeur pour y revenir après réflexion sur ces deux systèmes réflecteurs, ce circuit caractéristique étant compris dans le chemin parcouru par la lumière pour la formation de l'i - mage finale de la tire.
Grâce à oette disposition caractéristique de l'inven- tion il est possible dans tous les cas d'obtenir la constance de tamise au point de l'image finale observée. Si en effet la mire est fixe et l'instrument d'observation fixe, on placera l'instrument d observation et la mire de part et d'autre du palpeur; le chemin total parcoure par la lumière de la mire à. cet Instrument sera par conséquent constant. Si la mire est mobile - (portée par le palpeur) -* et l'instrument d'observation fies. on choisira les pièces optiques du palpeur et des réflec- teurs de façon que l'image de la mire formée après parcours du circuit caractéristique soit à l'infini, donc à distance constante de l'instrument d'observation.
Si enfin la mire et l'instrument d'observation sont mobiles (portés tous deux par le palpeur) on choisira les pièces optiques du palpeur et des réflecteurs d'extrémité de façon que l'image formée après par- cours du circuit caractéristique soit à distance constante, finie ou infinie du palpeur.
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Bans tous les cas il faut nfter que la constance de la mise au point est obtenue sans qu'aucune pièce optique soit déplacée, autre que celles fixées sur le palpeur et entraînée a avec lui dana son mouvement. Par conséquent, pour faire une moura, on n'a à déplacer qu'un, seul organe et à n'eièaflX9 qu'une seule opé1'8.ti-O,it.
Pour mesurer les écarts de planéité ou d'alignement, on déplace le palpeur précité sur la pièce à vérifier, et on observe l'image d'une mire réticule portée ou non par le palpeur.
Si l'image dans la lunette d'observation reste fixe, la planéité ou l'alignementmont parfaits; sinon, les déplacements apparents
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transversaux démette image ceat-àrdire perpendiculaires au plan ou à la droite à vérifier, permettent la détermination de ces écarte'.
Le fait que la mire réticule (repère) n'est pas né-
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C8"èairemengrté8'.r le palpeur, comme d ans les dispositifs antérieurement connus, constitue une particularité du nouveau vérificateur.
L'invention est représentée, mais à titre d'exemple seulement, dans le dessin annexé dans lequel:
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Les figures 1 à 4 sont quatre vues sohématique8}l"I; montrant le principe de 1tinvention; Les figures 5 à 13 montrent divers modes de réalisa-
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tion.
La disposition de la figure 1 s'applique au cas où la mire.réticule M est fixe. Le palpeur P est mobile le long de la droite L à vérifier*
Ce palpeur comprend toujours au moins deux pièces
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optiques 01 et 03, lentilles ou systèmes ri:tléchis8&nts,plan, sphériques ou cylindriques, et les systèmes réfléchissants ont
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été représentés par deux rectangles ai et Bgw
Dans le cas de la figure 1. ces deux pièces optiques sont des systèmes réfléchissante représentée schématiquement
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par les deux rectangles superposés 01 et Raz Le rayon lumineux émis par le réticule contenu dans
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le cylindre ii suit d'abord le chemin JI01, tracé en pointillé, puis se réfléchit sur le palpeur et ensuite sur les deux surfaces ou systèmes ri:
tléohissant.a -1 et la et revient au palpeur lui-aême. Le circuit optique, caractéristique de l'invention, 0],.
RI,, A, 0$i est indiqué en traits pleins ',Après réflexion en 0 (trait pointillé) les rayons lumineux tombent sur l'objectif de la lunette, ou plue généralement sur l'instrument d'observation I.
Le schéma de la figure 1 permet de constater que le circuit optique, qui va du palpeur pour revenir au palpeur après
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réflexion sur les deux systèmes réflecteurs fixés aux deux ezta6r. mités de la droite suivant laquelle on effectue la vérification,
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est de longueur oonstanb*+ Le chemin supérieur entre RI et Rg est constant pul8que les systèmes réfléchissants al et Rg sont fixes. La somme des trajets inférieurs 01-RI et Og - Ba ,est évidemment constante i
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Il le palpeur P se déplaoe vers la gauche, le trajet 1-a, est dfiminué d'une certaine quantité, maie le trajet OseRa cet aug- menté de la même quantité.
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La somme des chemine )1)1 et Oaj est constante pour la même raison.
Il suit de tout ce qui précède que, quelle que soit la position du palpeur P sur la pièce à vérifier,l'image de
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la mire*"réticule Il dans le système 9aieur-réfieoteura fixes sera toujours à la même distance de l'instrument d'observa-* *ion I qui est fixe dans le cas de la figure représentée.
L'invention comprend diverses variantes de la réali- sation. @
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Dans le cas de la figure 3, les deux éléments reflêchissante du palpeur sont remplacés par des systèmes Oi-Os traversés par la lumière. Le chemin optique devient dans ces oonditions K, Os, B@, Q%p,1 dont la longueur est toujours cons- tante.
La figure 3 représente une autre disposition dans laquelle la mire réticule est portée par le palpeur. Dans ce cas ce réticule sera considéré oomme étant l'une des pièces op-
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tiques du palpeur. Si la mire il est placée en 01. l'autre élémert situé en 08 wst un élément traversé par la lumiêr*4 L'image de 16àiro sera encore fixe, puisque rejetée l'infini queLle que soit la position du palpeur sur la droite hvériflere Dans le cas de la figure 4, la mire M est confondue
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avec l'élément 02 du palpeur, tandis que l'élément 01 est un élé- ment traversé par la lumière*
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L'instrument 1 d'observation est fixe ais palpeur. un miroir supplémentaire R donne une orientation commode a cet instrument. Celui-oi étant solidaire du palpeur le suit dans ses déplacements;
la mise au point reste constante,, mais cette fois l'image de la mire fournie par le système palpeur et les
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miroirs fixes, n'a pas besoin d'être rejetée l'infini. L'obaea. va%ion peut se faire ainsi en lumière convergentes,
Ce palpeur spécial a, en outre, une autre propriété qui permet lea mesures. Les deux pièces optiques qu'il comprend sont choisies eneffet, de façon que leur petite déplacements
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transversaux, consécutifs à des petite défauts de pané1té ou 'de rectitude des pièces à vérifier, se traduisent par un déplacement d'image et que, au contraire, une modification de leur orientation soit sans effet sur les mesures.
Quelles que soient les dispositions adoptées, les pièces optiques constituant les réflecteurs fixes d'extrémité aont choisies de façon que les deux pièces optiques du palpeur con-
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tribuent chacune dans le même a-sna.aet non en sens contraire, sa déplacement transversal apparent de l'image â mesurer,, Autrement dit, ces déplacements doivent s'ajouter,, mais non se totrancherg ce qu'on peut toujours réaliser.
Comme il a déjà été signalé, si on le désire, on pourra choisir lea pièces optiques du palpeur et des réflecteurs d'ex-
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trémité de façon que l'image de la mire se foZ'M à une distance constante (finie ou infinie) de l'instrument d'observation, dans lequel on observe les écarts à mesurer sous forme d'écart de deux images.
Ceux-ci seront par ailleurs, mesurés à l'aide des
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procédés classiques oonnua(ooulairea micrométriques, déviateurs à lame., à prismes, à lentilles ou encore par déplacements micre-
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métriques des pièces optiques du palpeur par rapport à ce dernier jusqu'au contact des deux images précité. On peut enoome utiliser un micromètre gradué, placé dans le plan de l'image formée dans l'instrument d'observation et lire directement l'écart des deux images.
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On va maintenant déonrej à titre d'exemple seulement divers modes de réalisation du vérificateur objet de l'invention.
.En pratique, on constitue celui-ci au moyen de trois ensembles distincts seulement groupés autour du palpeur et des deux réflecteurs d'extrémité. Suivant le cas, le rétioule- mire et l'instrument d'observation seront eolidairement liés aux réflecteurs d'extrémité décrits ci-dessus ou au palpeur.
La figure 5 représente un -vérificateur permettant la vérification de la planéité.
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La mire M est f1JJ,. et indépendante du palpeur.
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( Les pièces optiques Ot-Oo du palpeur sont constituées par deux dièdres d'a1'4te8 parallèles au plan aurifier. L'une des deux glaces à faces parallèles du dièdre O2 est semi-argen-
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tée. Les réflecteurs d'extrémité sont l'un un dièdre Rle l'auto un miroir plan R2. '
Le dispositif de mesure des écarts est une lame à
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faces jBMalleles inclinable et placée devant l'objectif Ob de l'instrument d'observation I qui, dans oe cas, peut être simplement un viseur. En suivant la formation des images on voit facilement que les écarts perpendiculaires au plan à
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vérifier s'ajoutent et que ceux parallèles à ce plan se retran" chant. Le dispositif ne permet donc que la vérification de la planéité.
La figure 6 montre un vérificateur de planéité et d'a-
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iignembnt dans lequel les des pièces optiques portées par le palpeur 2¯aont deux i1l'ièd:NS trireotà'Dgula1res 01 et 03é La mire-rétioule Il est fixe et liée soldalrément au réflecteur d'entrée RI qui est également un trièdre trirectangle L'autre réflecteur d'extrémité à est un prisme a trois réflexions dont les faces réfléchissantes se coupent suivant des droites parallèles* perpendiculaires à la direction la, suivant laqatle on effectue es vérifications.
1 imago de la mire réticule est observée à l'aide d'un viseur 1 réticulé solidairement lié au réflecteur B2 On
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a indiqué comme organe de mesure une lame 1 â f aoea parallèles orientable autour de deux directions perpendiculaires et'qui permet de mesurer les écarts suivant ces deux 41reot10ns:7.'
On notera la sensibilité du vérificateur grâce à l'amplification des écarts. En effet, un écart .sa décelé par le palpeur donne un déplacement d'image analogue à celui que donnerait un déplacement de la mire réticule égale à 4e.
En suivant la formation des images on voit faoilement qu'il y a addition des écarts transversaux situés dans un plan perpendiculaire à la droite. Ce dispositif permet donc de vérifier des alignements:
La figure 7 représente un vérificateur de planéité et d'alignement dans lequel la mire rétioule est solidaire du palpeur. Les deux pièces optiques de ce dernier comprennent
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la mire réticule 1 et un objeotif 0 aveoootte particularité que le rétioule est tracé sur l'objectif. Les réflecteurs #
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d'extrémité comprennent un prisme triedre R. et un prisme à trois réflexions Bg dont les trois faces r4fléoh1888.D:te8 se coupent suivant des roitaserallèles entre elle$ mais perpenàioulairea à la droite L le long de laquelle s'effectue la vérification.
Ltécartement des deux priamibe R, et Bg cet tel que le circuit de longueur constante parcourt par la lumière pour aller du rétioulpàl du palpeur à son objectif 0* est égale à la distance focale de cet objectifs L'image de la mire est donc toujours à l'infini.
Cette image est observée dans la lunette 1 réticule et pointée sur l'infini. Les rayons lumineux traversent à cet
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effet une 88mi-argenture appliquée sur la face± du réflec- teur R2. La mesure des écarts de planéité et d'alignement est effectuée par exemple à l'aide d'un oculaire micrométrique*
Dans ce dispositif il y a addition des écarts dans toute direction perpendiculaire à L. La mesure des alignements est donc possible.
Pour un vérificateur de planéité soulement cette disposition peut être modifiée comme indiqué sur la figure 8.
La mire M est fixée sur le palpeur, mais n'est plus sur l'objectif 0. Le réflecteur est un dièdre dont les faces réfléchissantes se coupent suivant une parallèle au plan à. vérifier, et le miroir R2 un miroir plan, normal à la droite L suivant laquelle s'effectue la vérification de planéité.
Le circuit optique de longueur constante qui va de
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la mire M au palpeur est égale la distance focale de l' obr jeotif 0. L'image de la mire est encore rejetée à l'infini et observée dans la lunette d'observation 1 toujours réglée sur l'infini.
La mesure des écarts se fait en déplaçant un prisme déviateur D placé entre l'objectif Ob et le plan de l'image donnée par celui-ci. Il n'y a dans ce cas, addition des écarte, que lorsqu'ils sont dirigés verticalement, si Isba se place dans le cas de la figure. Le dispositif ne permet donc que de vérifier des surfaces planes.
Il faut néter cependant, que comme tous les vérifica- teurs de planéité, il pourrait servir de vérificateur d'ali- gnement en exécutant deux séries successives de mesures. On y déterminerait les écarts des points intéressés par rapport à deux plans, rectangulaires par exemple parallèles à la droi- te sur laquelle ils devraient être alignés.
La figure 9 représente un mode de réalisation d'un vérificateur de planéité et d'alignement semblable à celui de la figure 7, mais dans lequel la mire M n'est pas portée par de palpeur P. Les pièces optiques de ce dernier se composent de deux objectifs confondue en seul O. Les réflecteurs d'ex-
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trémité et la lunette d'observation sont iàentiqU8x à ceux de la figure 7. L'écartement des réflecteurs R1 et F2 est tel que le circuit de longueur constante, caractéristique de l'invention, ait une longueur égale au double de la distance focale de l'objectif 0.
Il donne dans ces conditions, d'un objet situé à l'infini, une imége également à l'infini après
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sa deuxième traveradépar la lumière;
Dans le cas présent, la mire 1L est placée au foyer d'un objeotif 0 et à son image rejetée à l'infini. On ajoute
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aux prismes 8y et des surfaces semi-argentées rx, ma per- mettant le passage de la lumière incidente.
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La figure 10 représente une variante de la dispo- sition précédente. la mire M est placée au voisinage du sys- téme réflecteur R1 qui est constitué par un dièdre. Elle n'a plus, comme dans le cas de la figure 9, son image à l'infini.
Dans ces conditions, la lumière se réfléchissant sur les réflecteurs d'extrémité et en traversant deux fois l'objeo- tig 0 du palpeur, donne en M' une image de la mire M à dis- tance finie et constante'*';
L'instrument d'observation peut se réduire à un simple oculaire OC. Il est à noter que, si le réflecteur d'ex- trémité !la est également un dièdre, les déplacements d'images consécutifs aux déplacements de l'objectif 0 s'ajoutent et le dispositif permet la vérification d'alignement.
Si on avait voulu réaliser seulement un vérifica- teur de planéité, on aurait pu supprimer les semi-argentures des dispositifs des figures 9 et 10, en utilisant deux ob- jectifs non confondus et placés côte à cote. Il est évident qu'on peut utiliser à la place des objectifs précités, des miroirs sphériques.
Les systèmes optiques du palpeur peuvent être simple- ment deux mires-réticules M et M . comme représenté figure 11.
Les réflecteurs d'extrémité sont Identiques et comportent un prisme dièdre à miroirs et un objectif. Les deux objectifs sont placée de telle façon qu'ils ont leurs foyers principaux confondus.
Dans ces conditions, l'image de M donnée dans les ré- flectoure d'extrémité se trouve au voisinage de M' et dans son plan.
L'écart de M' et de l'image de M varie comme le dou- ble des écarts à mesurer. L'instrument d'observation peut êtte un simple coulaire Co porté par le palpeur. Pour la commodité de l'observation, la lumière est renvoyée à 90 par réflexion sur,= miroir plan argenté R.
La mesure s'effectuera, par exemple, par simple dé- placement miorométrique de la mire réticule sur son supportèpal- peur
La figure 12 représente un mode de réalisation particulièrement, simple, permettant les vérifications de pla- néité et d'alignement.
Le palpeur comprend un seul micromètre (en réalité, par suite de.la double traversée de la lumière,il joue le rôle de deux micromètres confondue). Les réflecteurs d'ex- trémité sont deux miroirs sphériques R21 et R2 ayant même axe ' et leurs foyers confondue.
Bans ces conditions, le système optique constitué par les réflecteurs d'extrémité donne de la mire M, après que la lumiére a paroouru le circuit de longueur constante, une image -située dans le plan de la mire M, comme dans le cas de la figure 11.
Pour la vérification on observera la mire et son image commodément en renvoyant la lumière à 90 au moyen d'un miroir R semi-argenté, solidaire du palpeur. L'observa-, tion pourra se faire dans les mêmes conditions que dans le cas de la figure 11, à l'aide d'un oculaire Oc également solidaire du palpeur*'
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Outre lea modes de réalisation décrite, on peut en combiner de nombreux autres, toujours basés sur les mêmes prin- oipes.
,. Il est évident qu'on peut utiliser pour les pièces optiques du palpeur des pièces optiques, dioptriques ou cata- dioptriques quelconques pieces c plans, prismes à réflexion totale, miroirs sphériques, cylindriques, lentilles sphériques, sphérooylindriques, réticules, etc.). La seule condition est qu'elles doivent être associées de façon que les petits dé- placements transversaux du palpeur dans le sens des écarts à. mesurer et consécutifs à ses changements de position sur la pièce à vérifier, se traduisent par un déplacement de l'image de la mire, et que, au contraire, les défauts d'orientation soient sans effet sur les mesures. On peut même utiliser,comme on l'a vue le dièdre à 90 .
Ce dernier dispositif est. li est vrai, sensible aux rotations autour d'axes non parallèles à son arête, mais il peut être encore utilisé pour les vérifica- tiona de planéité. Il suffira de l'orienter de façon à ce que son arétséoit parallèle au plan à vérifier.
On peut, d'une manière plus générale, par compen- sation, utiliser des pièces sensibles à la rotation, à condi- tion qu'elles soient encombre pair et que les effets de rotationde ces pièces se neutralisent. est ainsi que l'on pourra utiliser deux miroirs sphériques ou cylindriques*,
Dans les exemples citée, la lumière ne parcourt qu'une fois le circuit caractéristique de longueur constan- te. Il y a lieu d'ajouter que l'invention comprend tout vérificateur optique dans lequel la lumière parcourt une fois ou plusieurs le trajet optique caractéristique de longueur constante. Le palpeur supporte alors plus de deux pièces optiques et est traversé quatre, six fois, ou plus, par la lumière.
Les réflecteurs peuvent, de même que les pièces optiques du palpeur, être constituées de manières diverses (miroirs plans, prismes a réflexion totale, miroirs sphériques, cylindriques, lentilles sphériques, sphércylindriques, etel).
Ces réflecteurs doivent renvoyer la lumière dans la direction du palpeur et en outre comporter un nombre de réflexions qui, au total, permettent l'addition et non l'annu- lation par compensation des petits déplacements d'images de la mire donnée par ohaoune des pièces optiques du palpeur.
Il y a enfin lieu de signaler un avantage du nouveau vérificateur optique qui est en général plus précis que les vérificateurs existants, ce qui tient en particulier à ce que les petite déplacements transversaux de l'image de la mire consécutifs à ceux du papour, sont décèles par au moins deux passages de la lumière à travers les pièces op- tiques qu'il porte, d'où résulte une amplification des écarts, d'autant plue grande que le parcoure de la lumière est plue multiple
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Optical flatness and alignment checker.
The pricing of flat surfaces or with rectilinear generators poses the problem of verifying that a certain number of points are or not in the same plane, or on the same deity or of measuring their deviations from this plane or to this straight line. ?
Optics offers a solution to the problem that arises from the fact that light travels in a straight line.
All the optical devices giving the measurement of the aforementioned distances directly consist of a fixed telescope with the aid of which a sight is observed which is moved in contact with the part to be checked.
These movements causing the distance of the sight to the telescope to vary, the observer must, for each position of this rod, refocus the image observed in the telescope. This focusing can be obtained by the displacement of an optical part forming part of this telescope (eyepiece, objective lens, eto.) Or independent thereof, for example by the translation of a mercury bath placed in front of its objective so as to keep constant the optical path between it and the staff. the existing devices have several drawbacks:
dee bath demeroure. in the case of the displacement of the eyepiece and of the / meroure bath, the guiding of the mobile optical part allowing the focusing must be carried out with very great precision;
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the safety of the measurements is not absolute, because deterioration can occur and play can occur as a result of wear of parts without the knowledge of the observer.
When the observation telescope is for duplication and reversal of one of the images, the displacement of the eyepiece to carry out the focusing has theoretically even no influence on the measurements; but the following serious drawback remains nonetheless: due to the fact that the observer touches the observation telescope, the latter can move and therefore become out of adjustment, b) Each measurement requires setting in place of the staff on the part to be checked, and the displacement of the image focusing adjustment member, ie two operations. It is therefore not possible to proceed quickly and continuously to a series of measurements.
This drawback is particularly serious when the eye is replaced by a photographic device for recording the deviations.
One could obviously imagine that, by an appropriate mechanical connection, the aforementioned focusing devices could be controlled by the movement of the probe, but as in all existing devices, the movements of the probe and of the part performing the focusing are not not of the same amplitude, one would end up with complicated and delicate systems, also constituting possible sources of maladjustment.
The object of the present invention is to avoid these drawbacks. It is characterized in the first place by the fact that the probe with which the verifier is fitted, like all apparatus of this kind, and which is moved in contact with or at a known distance from the part to be verified, is no longer, as in the existing devices, a member carrying a single reference target, but a mechanical part carrying at least two optical parts, or a single optical part, but touched in this case, twice by the light, and thus having a double action.
The invention is further characterized by the fact that the probe is placed between two reflector systems, such that the light travels through the circuit of constant length leaving: from the probe to return to it after reflection on these two reflector systems, this characteristic circuit being included in the path traveled by the light for the formation of the final image of the tire.
By virtue of this arrangement characteristic of the invention it is possible in all cases to obtain the sieve constancy at the point of the final observed image. If indeed the staff is fixed and the observation instrument is fixed, the observation instrument and the staff will be placed on either side of the probe; the total path traversed by the light of the staff at. this Instrument will therefore be constant. If the staff is mobile - (carried by the probe) - * and the observation instrument fies. the optical parts of the feeler and reflectors will be chosen so that the image of the test pattern formed after the characteristic circuit has been traversed is at infinity, therefore at a constant distance from the observation instrument.
Finally, if the staff and the observation instrument are movable (both carried by the probe), the optical parts of the probe and of the end reflectors will be chosen so that the image formed after traveling through the characteristic circuit is at constant, finite or infinite distance from the probe.
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In all cases it is necessary to note that the constancy of the focusing is obtained without any optical part being moved, other than those fixed on the probe and driven with it in its movement. Consequently, to do a moura, one has to move only one organ and to eièaflX9 only one operation1'8.ti-O, it.
To measure the deviations in flatness or in alignment, the aforementioned probe is moved on the part to be checked, and the image of a crosshair pattern carried or not carried by the probe is observed.
If the image in the spotting scope remains fixed, the flatness or alignment is perfect; otherwise, the apparent displacements
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transversals of this image perpendicular to the plane or to the line to be verified, allow the determination of these deviations.
The fact that the crosshair (mark) is not necessary
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C8 "èairemengrté8'.r the probe, as in previously known devices, constitutes a feature of the new verifier.
The invention is shown, but by way of example only, in the accompanying drawing in which:
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Figures 1 to 4 are four schematic views showing the principle of the invention; Figures 5 to 13 show various embodiments.
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tion.
The arrangement of FIG. 1 applies to the case where the crosshair M is fixed. The probe P is mobile along the line L to be checked *
This probe always includes at least two parts
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optics 01 and 03, lenses or systems ri: tléchis8 & nts, plane, spherical or cylindrical, and the reflecting systems have
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been represented by two rectangles ai and Bgw
In the case of Figure 1. these two optical parts are reflective systems shown schematically
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by the two superimposed rectangles 01 and Raz The light ray emitted by the reticle contained in
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cylinder ii first follows path JI01, drawn in dotted lines, then is reflected on the probe and then on the two surfaces or systems ri:
tléohissant.a -1 and la and returns to the probe itself. The optical circuit, characteristic of the invention, 0] ,.
RI ,, A, 0 $ i is indicated in solid lines', After reflection at 0 (dotted line) the light rays fall on the objective of the telescope, or generally more on the observation instrument I.
The diagram in figure 1 shows that the optical circuit, which goes from the probe to return to the probe after
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reflection on the two reflector systems attached to the two ezta6r. mites of the line following which the verification is carried out,
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is of length oonstanb * + The upper path between RI and Rg is constant because the reflective systems al and Rg are fixed. The sum of the lower paths 01-RI and Og - Ba, is obviously constant i
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The probe P moves to the left, the path 1-a, is reduced by a certain quantity, but the OseRa path is increased by the same quantity.
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The sum of the paths) 1) 1 and Oaj is constant for the same reason.
It follows from all of the above that, whatever the position of the probe P on the part to be checked, the image of
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the rod * "reticle II in the fixed 9aieur-refieoteura system will always be at the same distance from the observation instrument I which is fixed in the case of the figure shown.
The invention includes various variations of the embodiment. @
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In the case of Figure 3, the two reflecting elements of the probe are replaced by Oi-Os systems crossed by light. The optical path becomes under these conditions K, Os, B @, Q% p, 1, the length of which is always constant.
FIG. 3 represents another arrangement in which the crosshair staff is carried by the feeler. In this case, this reticle will be considered as being one of the op-
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probe ticks. If the staff is placed in 01. the other element located in 08 is an element crossed by the light * 4 The image of 16àiro will still be fixed, since rejected infinitely regardless of the position of the probe on the right-hand side. In the case of figure 4, the test pattern M is confused
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with element 02 of the probe, while element 01 is an element crossed by light *
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The observation instrument 1 is fixed with the probe. an additional mirror R gives a convenient orientation to this instrument. The latter being integral with the probe follows it in its movements;
the focusing remains constant, but this time the image of the test pattern provided by the probe system and the
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fixed mirrors, does not need to be rejected infinitely. Obaea. va% ion can thus be done in convergent light,
This special probe has, moreover, another property which allows measurements. The two optical parts that it includes are chosen in effect, so that their small displacements
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transverse, resulting from small defects in breadth or 'straightness of the parts to be checked, result in a displacement of the image and that, on the contrary, a modification of their orientation has no effect on the measurements.
Whatever arrangements are adopted, the optical parts constituting the fixed end reflectors have been chosen so that the two optical parts of the probe con-
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Each tribute in the same a-sna.a and not in the opposite direction, its apparent transverse displacement of the image to be measured, In other words, these displacements must be added, but not totrancherg what we can always achieve.
As has already been pointed out, if desired, the optical parts of the probe and of the reflectors of ex-
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end so that the image of the test pattern is foZ'M at a constant distance (finite or infinite) from the observation instrument, in which the deviations to be measured are observed in the form of the deviation of two images.
These will also be measured using the
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classic processes oonnua (micrometric, blade deflectors, prisms, lenses or even by micre-
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metrics of the optical parts of the probe with respect to the latter until contact with the aforementioned two images. We can also use a graduated micrometer, placed in the plane of the image formed in the observation instrument and directly read the difference between the two images.
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We will now deonrej by way of example only various embodiments of the verifier object of the invention.
In practice, this is formed by means of three distinct sets only grouped around the feeler and the two end reflectors. Depending on the case, the retioule- mire and the observation instrument will be linked to the end reflectors described above or to the probe.
FIG. 5 represents a verifier for verifying the flatness.
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The pattern M is f1JJ ,. and independent of the probe.
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(The Ot-Oo optical parts of the probe are made up of two a1'4te8 dihedrons parallel to the aurifier plane. One of the two panes with parallel faces of the O2 dihedron is semi-silver.
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tee. The end reflectors are a dihedral Rle self a plane mirror R2. '
The deviation measuring device is a blade with
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tilting faces jBMalleles and placed in front of the objective Ob of the observation instrument I which, in this case, can simply be a viewfinder. By following the formation of the images it is easy to see that the deviations perpendicular to the plane at
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check are added and that those parallel to this plane are cut off. The device therefore only allows verification of the flatness.
Figure 6 shows a checker for flatness and a-
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iignembnt in which the optical parts carried by the probe 2¯aont two i1l'ièd: NS trireotà'Dgula1res 01 and 03é The pattern-retioule It is fixed and linked separately to the input reflector RI which is also a trihedron trirectangle L ' another end reflector at is a prism with three reflections, the reflecting faces of which intersect along straight lines parallel * perpendicular to the direction la, depending on which checks are carried out.
1 image of the reticle pattern is observed using a reticulated viewfinder 1 solidly linked to the reflector B2 On
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has indicated as a measuring member a blade 1 â f aoea parallel orientable around two perpendicular directions and 'which makes it possible to measure the deviations along these two 41reot10ns: 7.'
Note the sensitivity of the verifier thanks to the amplification of the differences. Indeed, a deviation .sa detected by the feeler gives an image displacement similar to that which would result from a displacement of the reticle pattern equal to 4e.
By following the formation of the images it is easy to see that there is addition of the transverse deviations located in a plane perpendicular to the line. This device therefore makes it possible to check alignments:
FIG. 7 represents a flatness and alignment checker in which the reeled staff is integral with the probe. The two optical parts of the latter include
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the reticle 1 and a 0 objective have the particularity that the reticle is drawn on the objective. Reflectors #
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end include a triedre prism R. and a prism with three reflections Bg whose three faces r4fléoh1888.D: te8 intersect following roitaseralleles between it $ but perpendicular to the line L along which the verification is carried out.
The spacing of the two priamibe R, and Bg this such that the circuit of constant length traverses by the light to go from the retioulpàl of the probe to its objective 0 * is equal to the focal distance of this objectives The image of the test chart is therefore always at infinity.
This image is observed in the reticle 1 and pointed at infinity. The light rays pass through at this
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88mi-silvering effect applied to the ± face of reflector R2. The flatness and alignment deviations are measured, for example, using a micrometric eyepiece *
In this device there is addition of the deviations in any direction perpendicular to L. The measurement of the alignments is therefore possible.
For a flatness checker this arrangement can be changed as shown in figure 8.
The staff M is fixed on the feeler, but is no longer on the objective 0. The reflector is a dihedral whose reflecting faces intersect parallel to the plane at. check, and the mirror R2 a plane mirror, normal to the line L along which the flatness check is carried out.
The optical circuit of constant length which goes from
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the staff M at the feeler is equal to the focal length of the lens 0. The image of the staff is still rejected at infinity and observed in the observation telescope 1 still set to infinity.
The deviations are measured by moving a deviating prism D placed between the objective Ob and the plane of the image given by the latter. There is in this case, addition of the distances, only when they are directed vertically, if Isba is placed in the case of the figure. The device therefore only makes it possible to check flat surfaces.
It should be noted, however, that like all flatness checkers, it could serve as an alignment checker by performing two successive series of measurements. It would determine the deviations of the points concerned from two planes, rectangular for example parallel to the straight line on which they should be aligned.
FIG. 9 represents an embodiment of a flatness and alignment checker similar to that of FIG. 7, but in which the staff M is not carried by a feeler P. The optical parts of the latter consist of two objectives combined into one O. The reflectors of ex-
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end and the observation telescope are identical to those of FIG. 7. The spacing of the reflectors R1 and F2 is such that the circuit of constant length, characteristic of the invention, has a length equal to twice the focal length of objective 0.
It gives under these conditions, of an object located at infinity, an image also at infinity after
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his second pass through the light;
In the present case, the test chart 1L is placed at the focus of an objective 0 and at its image rejected to infinity. We add
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to 8y prisms and rx semi-silver surfaces, ma allowing the passage of incident light.
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FIG. 10 represents a variant of the preceding arrangement. the test pattern M is placed in the vicinity of the reflector system R1 which is constituted by a dihedral. It no longer has, as in the case of figure 9, its infinite image.
Under these conditions, the light reflecting on the end reflectors and passing twice through the object probe 0 of the probe, gives in M 'an image of the test pattern M at finite and constant distance' * ';
The observation instrument can be reduced to a simple OC eyepiece. It should be noted that, if the end reflector! La is also a dihedral, the image displacements consecutive to the displacements of the objective 0 are added and the device allows the alignment check.
If we had wanted to carry out only a flatness checker, we could have eliminated the semi-silvering of the devices of FIGS. 9 and 10, by using two objectives not coincident and placed side by side. It is obvious that, instead of the aforementioned objectives, spherical mirrors can be used.
The optical systems of the probe can be simply two cross-hairs M and M. as shown in figure 11.
End reflectors are Identical and include a dihedral mirror prism and objective. The two lenses are placed in such a way that they have their main focal points combined.
Under these conditions, the image of M given in the end reflectors is in the vicinity of M 'and in its plane.
The deviation of M 'and of the image of M varies as the double of the deviations to be measured. The observation instrument can be a simple Co coulaire carried by the probe. For convenience of observation, the light is reflected at 90 by reflection on, = silver plane mirror R.
The measurement will be carried out, for example, by simple miorometric displacement of the crosshair on its probe support.
FIG. 12 represents a particularly simple embodiment allowing checks of flatness and alignment.
The feeler comprises a single micrometer (in reality, as a result of the double passage of the light, it plays the role of two micrometers combined). The end reflectors are two spherical mirrors R21 and R2 having the same axis' and their focal points coincide.
Under these conditions, the optical system formed by the end reflectors gives the pattern M, after light has appeared through the circuit of constant length, an image -located in the plane of the pattern M, as in the case of the figure 11.
For verification, the test pattern and its image will be observed conveniently by returning the light to 90 by means of a semi-silver mirror R, integral with the probe. The observation can be done under the same conditions as in the case of FIG. 11, using an ocular Oc also integral with the probe * '
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In addition to the embodiments described, many others can be combined, still based on the same principles.
,. It is obvious that any optical, dioptric or catadioptric parts can be used for the optical parts of the probe (any planar parts, total reflection prisms, spherical, cylindrical mirrors, spherical, spherooylindrical lenses, reticles, etc.). The only condition is that they must be associated so that the small transverse movements of the probe in the direction of the deviations at. measured and subsequent to its changes in position on the part to be checked, result in a displacement of the image of the test pattern, and that, on the contrary, the orientation errors have no effect on the measurements. We can even use, as we have seen the dihedral at 90.
The latter device is. It is true, sensitive to rotations around axes not parallel to its edge, but it can still be used for flatness checks. It will suffice to orient it so that its edge is parallel to the plane to be verified.
In a more general manner, by compensation, parts sensitive to rotation can be used, provided that they are even crowded and that the effects of rotation of these parts are neutralized. thus we can use two spherical or cylindrical mirrors *,
In the examples cited, the light only travels once the characteristic circuit of constant length. It should be added that the invention includes any optical verifier in which the light travels one or more times the characteristic optical path of constant length. The probe then supports more than two optical parts and is crossed four, six times, or more, by the light.
The reflectors can, like the optical parts of the probe, be formed in various ways (plane mirrors, total reflection prisms, spherical, cylindrical mirrors, spherical lenses, sphercylindrical, etc.).
These reflectors must return the light in the direction of the probe and also include a number of reflections which, in total, allow the addition and not the cancellation by compensation for the small displacements of images of the test pattern given by ohaoune des optical parts of the probe.
Finally, it should be noted an advantage of the new optical verifier which is generally more precise than the existing verifiers, which is due in particular to the fact that the small transverse displacements of the image of the test pattern consecutive to those of the papour, are detected by at least two passages of light through the optical parts which it carries, resulting in an amplification of the deviations, the greater the greater the more the light travels