Dispositif optique destiné aux contrôles de planéité, d'alignement et de coaxialite.
Il existe deux catégories de dispositifs optiques permettant d'effectuer des contrôles de planéité, d'alignement ou de coaxialité.
Les dispositifs de la première catégorie ne donnent directement que la pente de divers segments successifs alignés sur la pièce ou l'axe à vérifier. Il faut effectuer un calcul ou un dessin pour déterminer les écarts de planéité ou d'alignement en microns, cen tièmes ou dixièmes de millimètre que l'on cherche.
La lunette autocollimatrice pointée sur un miroir plan porté par un support trépied que Ton déplace le long de la pièce à vérifier est un exemple d'instrument de cette premitre catégorie.
Les dispositifs optiques de la deuxième catégorie permettent au contraire la mesure directe en microns des écarts de planite, d'alignement, etc.. par rapport aux droites de référence immatérielles parfaites que consti- tuent les axes optiques, et plus généralement ! es rayons lumineux.
On sait qu'une lunette de pointage ordinaire à réticule fixe, qui permet les contrôles d'alignement en topographie, n'est pas utilisable en métrologie, à cause de la proximité de la mire créant des défauts de mise au point excessifs lorsqu'on la déplace le long de la pièce à vérifier. On a done imaginé divers dispositifs optiques spéciaux tels que les déplacements de pièces optiques nécessaires au rétablissement de la mise au point correcte ne peuvent rigoureusement pas altérer la fixité des droites optiques servant de rété- rence.
Un exemple connu des dispositifs optiques de cette deuxième catégorie est la lu- nette à duplication d'images, lunette sans réticule, pointant sur une mire déplacée le long de la ligne à vérifier, à travers un dispositif duplicateur d'images donnant de tout objet deux images, l'une droite et l'une renversée. Sur une seule droite, définie par le dispositif duplicateur, le centre de la mire donne deux images confondues et cette droite constitue la droite de référence servant aux contrôles de planéité, alignement, etc., effee- tués avec cette lunette. La mise au point se fait par simple déplacement, de l'oculaire et ne peut donc altérer la fixité de la droite de référence.
Les dispositifs de la deuxième catégorie présentent le grave inconvénient de donner des images de la mire dont la grandeur apparente varie avec la distance de la mire à la lunette, ce qui entraîne des difficultés dans les pointés, qui sont des causes d'erreurs lorsqu'on doit vérifier des pièces de grandes dimensions.
Le dispositif optique, objet de la présente invention, est un dispositif de la deuxième catégorie, mais ne présente pas l'inconvénient précité, car les dimensions apparentes des réticules servant aux pointés restent constantes quel que soit l'éloignement de la pièce palpeur déplacée le long de la pièce à véri- fier.
Le dispositif optique est caractérisé par la combinaison d'un palpeur déplacable le long de l'élément à vérifier et portant un système réflecteur donnant d'un objet une image de mme grandeur, inversée au moins autour d'un axe et d'un ensemble fixe, formé d'un collimateur et d'une lunette de mme distance focale, ce collimateur et cette lunette étant placés au moins au voisinage l'un de 1'autre et du mme coté par rapport au palpeur précité.
Le dessin annexé représente schématiquement, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Les fig. 1,2 et 3 en montrent chacune une forme d'exécution.
Le dispositif optique représenté à la fig. 1 est essentiellement constitué, d'une part, par un ensemble formé d'un collimateur C et d'une lunette de pointage L placés au voisinage l'un de l'autre, ayant des objectifs Oc et 01 de focales égales, et, d'autre part, par une pièce palpeur P déplacée le long de l'élément à vérifier et portant un système réflecteur de renvoi T formé d'un dièdre rectangle.
D'une-manière générale, le réflecteur T pourrait tre constitué par tout système rélecteur capable de fournir d'un objet une image de mme grandeur, inversée au moins autour d'un axe. On rappellera qu'un dièdre rectangle inverse l'image autour d'un axe. Un trièdre trirectangle la retourne dans deux sens, autour de deux axes perpendiculaires
Fun à l'autre. La lumière issueduréticuleBC du collimateur est envoyée sur le système ré fleeteur du palpeur qui la renvoie sur la lu- nette de pointage et forme dans le plan focal de cette lunette une image du réticule du col- limateur de mme dimension que celui-ci.
Les systèmes optiques du collimateur et de la lunette comportent chacun un dispositif de mise au point d'image respectivement schématisés sous forme de rectangles en Mlc et MI.
Ces dispositifs sont choisis de telle façon que leur manoeuvre simultanée ne puisse altérer la fixité de la droite immatérielle de référence que définit le système optique ci-dessus décrit, quelles que soient les imperfections de réa lisation mécanique. Ces dispositifs de mise au point peuvent tre à l'intérieur ou à l'exté- rieur du collimateur et de la lunette.
Les ensembles appelés ici dispositifs de mise au point comportent non seulement des pièces optiques mobiles que l'on déplace pour effectuer la mise au point (réticules, lentilles, miroirs, etc.), mais aussi des pièces fixes (sys- tèmes optiques redresseurs par exemple), et dont la présence peut tre nécessaire pour ob- tenir l'invariabilité de la droite immatérielle de référence lors des déplacements des pièces mobiles.
L'ensemble lunette-collimateur peut pré- senter toute forme qui paraîtrait désirable, telle que forme coudée, repliée, etc., notamment pour en diminuer les dimensions d en- combrement.
Le collimateur et la lunette peuvent avoir des pièces communes (mme objectif par exemple) de mme constituer une lunette autocollimatrice. Des lunettes autocollima- trices pointant sur trièdre trirectangle ont déjà été utilisées en topographie, mais en réalité, il ne s'agissait pas de lunettes autocolli- matrices munies des dispositifs spéciaux de mise au point assurant l'invariabilité absolue des droites de référence obligatoirement utilisées dans le dispositif optique objet de l'in- vention.
Dans les vérificateurs faisant l'objet de l'invention, les dispositifs de mise au point peuvent comporter comme pièces mobiles les mmes pièces (ou des pièces équivalentes) dans chacune des optiques du collimateur et de la lunette et, comme pièces fixes, un redresseur d'image ajouté à l'une des optiques du collimateur ou de la lunette, ou encore un système redresseur placé par partie dans chacune de ces deux optiques.
La fig. ? représente une forme d'execu- tion dans laquelle les objectifs Oc et 01 du collimateur et de la lunette sont placés cote à côte devant un miroir commun sU, les réti- cules Rc et B ? du collimateur et de la lunette étant portés par de petits prismes et placés en face du centre des objectifs Oc et 01. Le réticule Re est éclairé par la lampe S.
La lumière issue du collimateur est renvoyée parallèlement à la direction d'où elle vient par le réflecteur du palpeur et pénètre dans la lunette dans laquelle se forme une image du réticule du collimateur.
Un dispositif redresseur I à lentilles, formé d'un système afocal de grandissement égal à 1, a été ajouté à l'optique de la lunette. La mise au point de l'image finale R"'c du réti cule Rc dans le plan du réticule Rl s'effectue par déplacement du miroir. 11 parallelement à la direction des axes optiques de la lunette et du collimateur ; grâce à la présence du redresseur I, un guidage non rectiligne du miroir 11 ne fausse pas les mesures. L'oculaire Q, solidaire-de cette lunette, permet d'observer la coïncidence apparente des réticules, coïnci- dence obtenue par la rotation de la lame de verre V.
Les valeurs des écarts de planéité sont obtenues en vraie grandeur par lecture des angles de rotation de cette lame. A noter que le collimateur donne de Rc une image R'c, que le trièdre en donne une deuxième image
R"c et que la lunette en donne une dernière image en R"'c dans le plan du réticule Rl de la lunette.
Si l'on veut vérifier des écarts d'alignement dans deux directions, on utilisera une deuxième-lame W tournant autour d'un axe perpendiculaire à celui de la lame V.
Les écarts de planéité, alignement, etc. pourraient aussi tre déduits des déplacements apparents de cette image, on peut uti- liser à cet effet un dispositif mierométrique.
La fig. 3 représente une autre forme cI'exécution dans laquelle l'objectif 0 est commun au collimateur et à la lunette. Le réflecteur du palpeur est un système optique équivalent au triedre trirectangle, constitué par un objectif X ayant un miroir plan M placé en son foyer postérieur.
Le redresseur d'image est un redresseur à prismes formé de l'ensemble de deux prismes 1, J, dont l'un, I, est placé sur le trajet optique du collimateur et dont l'autre, J, est placé sur le trajet optique de la lunette. Les dimensions de ces prismes ont été choisies de façon que les trajets optiques ORc et ORI soient égaux.
La mise au point est effectuée par dé- placement de l'ensemble des réticules Rc et
Rl ; grâce à la présence de l'inverseur I, J, au- cune erreur de mesure n'est à craindre en cas de guidage non rectiligne de l'ensemble mobile Rc, Rl. L'oculaire Q permet l'observation de la coïncidence apparente des réti- cules obtenue par rotation de la lame V : la lampe S éclaire le réticule Rc.
Il faut signaler que l'on peut substituer au réticule de la lunette un dispositif duplicateur donnant deux images de l'image du réticule du collimateur respectivement droite et renversée. La mesure s'effectue alors en mettant en contact apparent ces deux images.
On peut avoir intért à utiliser comme système réflecteur du palpeur un système optique non afoeal si l'on veut diminuer l'im- portance des diaphragmations aux bords du champ de la lunette. On pourra ainsi ajouter aux dièdres et trièdres trirectangles des lentilles de champ, ou ne plus placer le miroir M du dispositif porté par le palpeur de la fig. 3 au foyer postérieur de l'objectif X.
On peut substituer à l'oeulaire un microscope, on peut utiliser derrière la lunette un appareil photographique, un détecteur ou enregistreur à cellule photo-électrique.