Appareil optique de contrôle
La présente invention a pour objet un appareil optique pour contrôler par rapport à un plan donné, la position de repères figurant sur des cibles portées par des montures dont les socles sont supposés se trouver dans un même plan.
Le but de l'invention est de fournir un appareil de ce type, perfectionné et compact, et permettant d'effectuer le contrôle désiré avec une grande précision.
L'appareil objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un cadre, un télescope porté par le cadre, un logement monté à rotation sur le cadre, l'axe de rotation étant exactement aligné avec l'axe optique du télescope, un prisme pentagonal porté par le logement et agencé pour dévier l'axe optique d'un rayon d'observation exactement d'un angle droit et définir ainsi un plan de visée exactement perpendiculaire à l'axe optique du télescope, des moyens pour régler le cadre de manière que le plan de visée coïncide avec le plan défini par des repères figurant sur trois cibles choisies parmi les cibles à contrôler, de façon qu'en pointant l'appareil successivement sur les autres cibles, tout écart dans la position des repères relativement au plan défini par ceux des trois cibles choisies soit apparent,
et un dispositif micrométrique agencé pour régler latéralement l'image de la cible visée relativement à l'axe optique du télescope et mesurer ainsi ledit écart.
Le dispositif micrométrique de réglage est porté de préférence par le logement rotatif de manière à tourner avec lui, et il peut être agencé de diverses manières. Dans une forme d'exécution, le dispositif micrométrique comprend une tête micrométrique et des moyens grâce auxquels le fonctionnement de cette tête assure le déplacement du prisme pentagonal dans le logement rotatif, dans la direction d'une partie de l'axe du rayon d'observation, avant ou après la déviation de cet axe par le prisme. De préférence cependant, le dispositif micrométrique comprend un déviateur optique dans le trajet du rayon d'observation passant à travers le prisme, et une tête micrométrique pour régler le déviateur.
Ce dernier peut comprendre, par exemple, un bloc transparent à côtés parallèles, monté pour pouvoir s'incliner sous la commande de la tête micrométrique autour d'un axe situé dans le plan de visée, ou parallèle à ce plan, et perpendiculaire à l'axe optique du rayon d'observation passant à travers le bloc.
Les moyens pour régler la position du cadre peuvent comprendre avantageusement trois pieds agencés pour supporter le cadre, deux de ces pieds étant réglables pour incliner le cadre respectivement autour de deux axes mutuellement inclinés.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, six formes d'exécution de l'appareil selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en perspective de la première forme d'exécution.
La fig. 2 en est une coupe verticale.
La fig. 3 est une vue en plan du tube télescopique.
Les fig. 4 et 5 sont respectivement une vue par dessous et une élévation frontale du logement à la base de l'appareil.
Les fig. 6, 7 et 8 montrent le montage du prisme dans son logement, la fig. 6 étant une coupe latérale, la fig. 7 une vue par dessous et la fig. 8 une élévation frontale.
La fig. 9 est une élévation frontale d'une cible utilisée avec l'appareil selon les fig. 1 à 8.
La fig. 10 est une coupe par la ligne 10-10 de la fig. 9.
La fig. 11 montre comment la cible apparaît dans le télescope.
La fig. 12 est une coupe de la seconde forme d'exécution.
La fig. 13 est une coupe de la troisième forme d'exécution.
La fig. 14 est une coupe par la ligne 14-14 de la fig. 13.
Les fig. 15, 16 et 17 sont respectivement des coupes partielles de la quatrième, de la cinquième et de la sixième forme d'exécution.
Dans toutes les formes d'exécution représentées, l'appareil comprend un cadre formé d'un tube A approximativement vertical portant trois nervures A', A2 et A3 présentant chacune un pied Bl, B2 et B3, respectivement, à sa partie inférieure. Les trois pieds sont disposés aux sommets d'un triangle rectangle, les deux pieds B2 et B3 étant aux extrémités de l'hypoténuse de ce triangle et susceptibles d'être réglés en hauteur sur les nervures A2 et A3.
I1 est possible ainsi d'incliner l'axe du tube A d'un petit angle autour de l'un ou l'autre de deux axes perpendiculaires entre eux. I1 est prévu à cet effet deux vis de réglage B4 et B5 qui peuvent être serrées fortement en position après le réglage au moyen de vis de serrage B6 (fig. 4).
Le tube A sert à porter un télescope C et aussi à sa partie inférieure (au-dessous des nervures), un logement D monté à rotation autour de l'axe optique du télescope C. Le logement D contient un prisme pentagonal E destiné à dévier cet axe optique exactement d'un angle droit définissant ainsi un plan de visée qui se trouve perpendiculaire. à cet axe optique et dont l'inclinaison sur l'horizontale peut être modifiée légèrement par le réglage des pieds B2, B3 du cadre.
Le télescope C est fortement serré dans le tube A dans lequel il est monté à frottement, et il est avantageux de choisir une forme de serrage qui diminue la distorsion du tube du télescope et les erreurs produites par cette distorsion. Dans ce but, le serrage peut être effectué (fig. 2 et 3) au moyen de deux rubans d'acier F, Fl, enroulés chacun autour du tube du télescope C et susceptibles d'être serrés au moyen d'un bouton à main F2 monté sur le tube A du cadre. De cette manière, la pression de serrage est répartie selon la circonférence du tube télescopique.
De préférence cependant (fig. 13), une portion du tube A est évidée intérieurement sur un côté pour former deux rebords F3, F contre lesquels le tube télescopique C peut être pressé par des vis de serrage F ;, F6 qui passent dans des trous percés dans le tube A du cadre et engagent un plateau F7 reposant contre le côté extérieur du cadre. Ce plateau est affaibli par des traits de scie
F8, de sorte que lorsque la pression exercée par les vis F5, Fs dépasse une valeur déterminée, le plateau F7 cède légèrement et empêche ou limite ainsi la distorsion du tube télescopique C.
Le logement D à l'extrémité inférieure du tube A peut être mis en rotation à la main afin de l'amener approximativement dans la position désirée. Le réglage précis de la position du logement se fait alors par une vis de serrage D2 (fig. 1, 2 et 5) agencée pour serrer un col cylindrique Dl du logement contre un collier correspondant D3 auquel est fixé un levier D monté juste au-dessous de la nervure Al du cadre portant le pied non réglable B'. Ce levier D4 est actionné par une vis tangentielle
D3 montée sur cette nervure Al, afin d'amener le logement D avec précision dans la position angulaire correcte.
Cette vis D5 porte deux filets D'j, D7 (fig. 4) d'un pas légèrement différent, l'un coopérant avec un filet taillé dans la nervure A1 du cadre et l'autre avec un filet taillé sur le levier D.
L'appareil est destiné principalement à contrôler si les socles d'un certain nombre de montures de cibles, supposés tous dans un plan approximativement parallèle au plan sur lequel reposent les trois pieds B', B2 et B3 du cadre, sont ou ne sont pas en fait exactement copia- naires les uns aux autres. Les montures de cibles peuvent, par exemple, reposer sur des points choisis du bâti d'une grande machine dont la caractéristique plane doit être vérifiée, ou sur des parties d'une pièce de grande étendue qui doivent être coplanaires. L'essai est effectué en pointant le télescope tour à tour sur chaque cible, les pieds B2 et B3 du cadre étant réglés premièrement pour amener les repères de trois cibles choisies exactement dans le plan de visée.
Ces trois cibles sont choisies de préférence de manière à diminuer les erreurs, et il est avantageux, quand cela est possible, de choisir deux cibles sur des côtés opposés de l'appareil, plus ou moins alignées avec l'un des axes autour desquels le cadre peut être réglé, et la troisième dans une direction plus ou moins perpendiculaire à cet axe.
Une forme avantageuse de monture de cible (fig. 9 et 10) comprend un coffret G monté sur trois pieds G', G2, G3 et portant une cible transparente G4 disposée avec exactitude dans un plan perpendiculaire au plan de support des trois pieds, le centre de la cible G4 étant à une hauteur au-dessus des pieds G', G2, G3 approximativement égale à la hauteur du plan de visée de l'appareil au-dessus de ses pieds de supports
B', B3, B3. Bien qu'on puisse utiliser d'autres types de cibles, il est spécialement avantageux d'employer une cible présentant une série de repères en X, GB, alignés verticalement et également espacés les uns des autres,
les deux lignes croisées de chaque X étant également et faiblement inclinées sur l'horizontale.
Les deux angles aigus opposés entre ces lignes sont ombrés ou colorés pour faire contraste avec les aires claires des angles obtus supplémentaires. Une telle cible est très utile pour coopérer (voir fig. 2 et 11) avec un réticule Cz de télescope présentant un cercle central C2 à l'extérieur duquel seulement sont tracées les lignes perpendiculaires C3, C4 usuelles. Chacun des repères G5 sur la cible G4 peut être choisi pour la visée, ce qui permet de tenir compte facilement des petites différences de hauteur entre le plan de visée et le plan des centres des cibles.
Bien qu'il soit parfois utile de régler pendant l'essai les parties sur lesquelles les montures des cibles reposent, pour les amener dans leurs positions correctes exactement coplanaires les unes aux autres, l'essai est ordinairement utilisé pour mesurer les erreurs de position de toutes les montures des cibles pour effectuer ensuite les corrections qui peuvent être nécessaires. Les appareils décrits permettent d'effectuer une telle mesure avec une grande précision, les diverses formes d'exécution différant entre elles de la manière dont cette mesure peut être effectuée.
I1 faut remarquer que lorsque le plan de visée de l'appareil a été amené, par le réglage des pieds B2, B3 du cadre, à coïncider avec le plan défini par les cibles G4 sur les trois montures choisies, l'essai sur les cibles restantes détermine si leurs centres se trouvent dans ce plan ou au-dessus ou au-dessous. Tout écart apparaît par conséquent (pourvu que la vis tangentielle D5 ait été correctement réglée) comme un déplacement (voir fig. 11) de l'image du centre de la cible G4 le long du diamètre du réticule Cl du télescope qui est parallèle à l'axe du rayon d'observation allant de la cible G4 au prisme pentagonal E.
En effet, un déplacement dans un plan vertical du rayon d'observation allant du prisme E à une cible se traduit par un déplacement dans un plan vertical du rayon traversant le microscope C, de sorte que l'image du repère G5 se déplace sur le réticule Cf. La mesure de l'écart est effectuée, dans chacune des formes d'exécution, au moyen d'une tête micrométrique H dont le fonctionnement entraîne le déplacement de l'image du centre de la cible le long dudit diamètre, pour qu'elle soit exactement au centre du cercle c2 du réticule du télescope.
Dans la première forme d'exécution de l'appareil (fig. 1 à 8), une tête micrométrique H entraîne le déplacement du prisme pentagonal E dans son logement D, dans la direction de l'axe du rayon d'observation de la cible G4 au prisme E. Dans ce but, la tête micrométrique H est montée sur la paroi arrière du logement rotatif D (la partie frontale de ce logement étant ouverte pour permettre le passage des rayons d'observation provenant de la cible), et son mouvement entraîne le déplacement d'une monture E' du prisme le long de guides s'étendant de l'avant à l'arrière du logement D.
La disposition de ces guides et du mécanisme associé peut varier, mais dans un arrangement avantageux (fig. 6 à 8), la monture El du prisme porte un galet E2 faisant saillie depuis une paroi latérale et coopérant avec un chemin de roulement qui court le long d'une surface de guidage plate D5 sur le logement. Sur l'autre paroi latérale fait saillie un profil en V, E3, reposant sur un rouleau E4 qui repose à son tour sur un autre profil en V, D9, porté par le logement. Un ressort E5 sollicite la monture El du prisme pentagonal vers le bas sur deux guides latéraux ce ressort étant disposé à proximité des profils en V, E3 et D9.
Le rouleau E4 entre les deux profils en V est évidé dans sa portion centrale sur la plus grande partie de sa longueur, de manière que l'appui se fasse sur deux courtes portions près des extrémités des profils en
V. Un axe fileté H1 de la tête micrométrique H présente une extrémité arrondie H2 qui s'engage avec le point milieu d'un levier H3 pivotant au moyen d'une charnière à ligament Ha proche d'un bord latéral de la paroi arrière du logement D, l'extrémité libre du levier H3 s'engageant avec un prolongement arrondi EG sur l'extrémité du profil en V E3 porté par la monture E1 du prisme, des ressorts E7 étant prévus pour solliciter la monture E1 vers la paroi arrière du logement D.
La deuxième forme d'exécution (fig. 12) diffère de la première en ce que la tête micro métrique H est montée dans la paroi formant le fond du logement D et agit, pour déplacer la monture E1 du prisme pentagonal, dans la direction de l'axe optique du télescope C le long de guides appropriés qui peuvent être agencés, par exemple, d'une façon analogue à celle décrite plus haut. I1 est clair qu'un tel mouvement du prisme E a le même effet sur l'image de la cible que le mouvement le long de l'axe du rayon d'observation.
Dans la troisième forme d'exécution (fig.
13 et 14), le prisme pentagonal E reste fixe relativement au logement rotatif D, et le déplacement de l'image de la cible est effectuée au moyen d'un déviateur optique monté dans la paroi frontale du logement D de manière à se trouver sur le trajet des rayons de la cible G7 au prisme E. Dans cette forme d'exécution, le déviateur comprend un bloc de verre J à côtés parallèles, monté à pivot autour d'un axe défini par deux fusées J' et J de sa monture, cet axe étant parallèle au plan de visée (par exemple dans ce plan lui-même) et perpendiculaire à l'axe du rayon d'observation allant de la cible GJ au prisme E. Les deux fusées Ji, J2 sont montées dans les parois latérales du logement D.
L'une d'elles J-9, porte un secteur denté J qui s'engage avec un pignon H5 porté par l'axe H' de la tête micrométrique H qui, dans ce cas, est montée dans une paroi latérale du logement rotatif D. Par conséquent, le fonctionnement de la tête micrométrique H produit l'inclinaison du bloc J autour de son axe
J1, J2 dans un sens ou dans l'autre. Quand le bloc J est incliné, I'axe du rayon d'observation fait un certain angle d'incidence avec la normale à la surface du bloc, et il est par conséquent réfracté d'un côté ou de l'autre. Une même réfraction se produit sur la seconde surface du bloc, de sorte que le rayon émergent est parallèle au rayon incident, mais déplacé d'une distance dépendant de l'angle d'inclinaison.
La quatrième forme d'exécution (fig. 15) diffère de la troisième en ce que le bloc déviateur J est monté à la partie supérieure du loge ment D, au-dessus du prisme pentagonal E, dans le trajet des rayons du prisme au télescope, le mécanisme pour incliner le bloc par le fonctionnement de la tête micrométrique H étant analogue à celui décrit pour la troisième forme d'exécution.
Quelle que soit sa construction, l'appareil est tout d'abord pointé tour à tour sur trois cibles choisies et les réglages nécessaires sont effectués pour que les centres de ces trois cibles se trouvent exactement dans le plan de visée.
L'appareil est alors pointé tour à tour sur les autres cibles, et dans chaque cas la tête micrométrique H est actionnée pour centrer l'image de la cible exactement sur le réticule C1 du télescope, l'écart (s'il y en a un) dans la position de la cible étant lu sur le micromètre.
Quand l'essai total est achevé, les réglages nécessaires des parties portant les montures des cibles sont effectués selon les écarts mesurés, et l'essai est répété pour s'assurer que les réglages ont été correctement faits.
I1 est évident que d'autres dispositions que celles décrites peuvent être envisagées. Ainsi, il n'est pas essentiel que le dispositif micrométrique de réglage soit porté par le logement du prisme et tourne avec lui, et la mesure désirée peut être faite avec un déviateur commandé par micromètre dans le télescope. Cette disposition est représentée à la fig. 16. Dans cette forme d'exécution, le bloc déviateur J doit pouvoir tourner autour de deux axes inclinés l'un par rapport à l'autre, afin que l'inclinaison résultante se fasse dans la direction du rayon d'observation. Dans ce but, la monture du bloc est supportée sur trois billes K, K', K2 aux sommets d'un triangle rectangle.
La bille K placée au sommet droit du triangle est fixe quant à sa position dans le télescope, et les deux autres billes K' et K2 sont portées respectivement par deux tiges K3 et K4 qui passent dans le tube du télescope pour être commandées respectivement par deux têtes micrométriques K5 et K6, celles-ci remplaçant ensemble la tête micrométrique unique H des constructions précédentes. Ainsi, le fonctionnement des deux têtes micrométriques produit l'inclinaison du bloc J dans deux directions perpendiculaires entre elles, et des calculs doivent être faits à partir des deux lectures du micromètre pour déterminer l'écart en hauteur d'une cible particulière.
On peut monter le logement D du prisme directement à l'extrémité du tube C du télescope, de manière que ce tube tourne dans le logement. Une telle construction est représentée à la fig. 17, le logement D étant disposé comme représenté aux fig. 13 et 14 excepté qu'il est fixé à l'extrémité inférieure du tube C.
Dans ce cas cependant, un alignement précis de l'axe optique du télescope et de l'axe de rotation est essentiel, car toute erreur angulaire légère entraînerait le balayage d'un cône étroit de visée et non d'un plan de visée pendant la rotation, et même une erreur angulaire de quelques secondes d'arc seulement pourrait influencer la précision des mesures, si les cibles sont éloignées. A cet égard, il est clair que tant que l'axe optique du télescope est fixe, une légère erreur angulaire entre cet axe et l'axe de rotation du logement a une importance négligeable, car dans ce cas, la rotation produit le balayage d'un plan de visée perpendiculaire à l'axe optique du télescope, et la légère erreur angulaire entre ce plan et le plan perpendiculaire à l'axe de rotation est compensée par le réglage des pieds de l'appareil.