Procédé de localisation précise d'une transition claire-obscure
La présente invention a pour but de permettre la détermination rapide et très précise de la position du bord d'une plage par exemple, d'un détail géométrique plan figurant sur une plaque de verre photographique et constituant par exemple un masque.
Le bord d'une plage parfaite constitue une transition claire obscure ou vice versa, indiquant la limite existant entre la partie claire, transparente, et la partie foncée, opaque, d'un détail consi déré.
La présente invention a donc pour objet un procédé de localisation précise d'une transition claire-obscure ou obscure-claire, entre deux zones adjacentes respectivement transparente et opaque, ou réfléchissante et non réfléchissante, d'un support plan, selon lequel on focalise dans un plan de mesure un rayon émis par un laser, caractérisé par le fait qu'on déplace de façon continue ledit support dans ce plan de mesure de telle sorte que ladite transition soit franchie transversalement par le point lumineux, qu'on recueille la lumière transmise ou réfléchie par le support sur une cellule photoélectrique délivrant des signaux électriques d'amplitude correspondant à l'intensité lumineuse reçue et par le fait que l'on détermine la position exacte du support dans le plan de mesure lorsque l'amplitude du signal électrique délivré est comprise dans une plage,
centrée entre les amplitudes maximum et minimum de ce signal, d'une amplitude correspondant à 20% au plus de la différence entre les amplitudes maximum et minimum de ce signal.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 illustre schématiquement le dispositif de mesure.
Les fig. 2 et 3, illustrent les courbes de réponses du dispositif illustré à la fig. 1 pour une transition claire-obscure respectivement pour une transition obscureclaire.
Les fig. 4, 5, 6 illustrent les cas limites du procédé de mesure décrit.
Il est bien évident que le procédé qui va être décrit peut être réalisé aussi bien en diascopie pour des supports comportant des zones transparentes et opaques qu'en épiscopie pour des supports présentant des zones réfléchissantes et non réfléchissantes. Dans ce qui suit on décrira le procédé en référence à une application en diascopie et à titre d'exemple non limitatif. Pour une application en épiscopie il faut remplacer les termes transparent et opaque qui suivront par non réfléchissant et réfléchissant respectivement.
Le procédé de mesure comporte les opérations suivantes:
a) La focalisation, par un chemin optique adéquat, du faisceau lumineux d'un laser, par exemple d'un laser hélium-néon en un point lumineux de trés faible dimension (de l'ordre de 1 à 4llm) sur un plan de mesure.
b) Le déplacement par rapport audit point lumineux, dans ce plan de mesure, à faible vitesse (par exemple comprise entre 10 mm/sec et 300 mm/min) du support transparent portant des zones opaques. Ce déplacement s'effectue de telle sorte que la transition claire-obscure résultant du passage d'une zone transparente à une zone opaque, s'effectue de manière que le point lumineux traverse cette transition transversalement à celleci.
c) La cellule photoélectrique enregistre la différence de luminosité du point du laser lorsque celui4i traverse de la région transparente à la région opaque ou inversement. Elle délivre ensuite des signaux électriques dont l'amplitude correspond à la luminosité reçue par cette cellule photoélectrique.
d) On amplifie ces signaux électriques et délivre ceuxçi à un dispositif de mesure et d'affichage permettant de définir la position de la transition en fonction des intensités maximum et minimum des signaux électriques correspondant respectivement à la zone transparente et à la zone opaque de la transition concernée.
On détermine la position exacte du support dans le plan de mesure lorsque l'amplitude du signal électrique délivré est comprise dans une plage, décalée par rapport à la valeur moyenne entre les signaux maximum et minimum, en direction de ce mini
mum, d'une amplitude de 5% de la différence entre l'amplitude des signaux maximum et minimum.
De cette façon, si le support transparent portant les zones opaques est porté par la table d'une machine à mesurer, par exemple de la machine à mesurer SIP 422 M décrite dans le brevet N" 528 723 il est possible de faire correspondre à cette plage à l'intérieur de laquelle doit se situer la position exacte de la transition, une cote ainsi qu'une valeur correspondant à l'erreur possible de cette cote.
Les fig. 2 et 3 illustrent respectivement le signal électrique délivré par la cellule photoélectrique pour une transition claire-obs cure-claire et une transition obscure-claire-obscure correspondant aux cas d'un trait opaque, ou d'une fente transparente respectivement. L'amplitude.' du signal électrique est portée en ordonnée tandis que le déplacement d en ,tm est porté en abscisse.
Les essais pratiques ont montrés que la zone a dans laquelle se trouve la cote exacte correspondant à la largeur de la fente ou du trait mesuré était toujours comprise dans une plage, d'une amplitude égale à 1/20 de la différence entre le niveau t correspondant à la zone transparente et le niveau correspondant à la zone opaque 0, cette plage étant placée de telle sorte qu'elle s'étende à partir de la valeur moyenne entre les niveaux t et O en direction du niveau 0 correspondant à la zone opaque.
Le procédé ainsi décrit permet de mesurer la largeur d'une zone opaque ou d'une zone transparente par un déplacement continu du support par rapport au point lumineux ayant pour effet le balayage par ce point lumineux de la zone à mesurer y compris la transition claire-obscure ou obscure-claire bordant cette zone.
Il est à remarquer que pour autant que l'on dispose d'un système de mesure de la position de la table portant le support transparent suffisamment précis, il est possible de positionner chaque transition avec une précision de l'ordre de 0.1 m. En effet. la plage à l'intérieur de laquelle doit se situer la cote exacte est délimitée latéralement par les flancs raides de la sinusoïde illustrant la variation d'intensité lumineuse au cours d'une transition et l'on voit que la précision 6 du positionnement de chaque transition est de l'ordre de 0.05 à 0.1 ,um.
Il faut encore noter que la précision est directement proportionnelle à la finesse du point lumineux. Or le diamètre O du point lumineux est théoriquement déterminé par l'expression: 1,22 i.
2 X n sin u
Ce diamètre dépend donc de la longueur d'onde de la source lumineuse et du sin U de l'objectif utilisé.
Avec un laser hélium-néon ayant une longueur d'onde R=0*6328 ,um et un objectif utilisable normalement ayant un sin U =0,5: le diamètre du point lumineux peut être de 0,773 tun soit inférieur à 1 um.
Connaissant les dimensions du point lumineux il est possible de définir les limites d'applications du procédé décrit.
La fig. 4 illustre la mesure de la largeur d'un trait opaque 1 porté par un support transparent 2; ce trait opaque I ayant une largeur plus faible que le diamètre O du point lumineux 3.
Lorsque ce trait 1 est isolé comme illustré à la fig. 4 il est possible d'en mesurer la largeur b (inférieure au diamètre O du point lumineux) en utilisant un cache opaque 4 déplaçable. En effet pour mesurer la transition claire-obscure correspondant au bord gauche du trait 1 on positionne le cache 4 comme illustré ce qui a pour effet d'augmenter artificiellement la largeur b du trait. La position de cette première transition peut ainsi être déterminée.
Puis on déplace le cache 4 vers la gauche pour qu'il cache le bord gauche du trait 1 mais découvre le bord droit de celuici. La position de la transition obscureclaire correspondant au bord droit du trait peut également etre déterminée.
La fig. 5 illustre le cas limite où des traits 1 successifs portés par le support 2 doivent être mesurés. Pour mesurer ces traits on procède de la même façon que décrit précédemment, toutefois ceci n'est possible que si la distance transparente séparant deux traits 1 successifs est au moins égale au diamétre O du point lumineux 3.
La fig. 6 illustre le cas limite pour la détermination de la largeur d'une zone transparente. En utilisant deux caches 5, 6 il est possible de mesurer des zones transparentes aussi rapprochées soient-elles pour autant que leur dimension soit au moins égale au diamètre O du point lumineux 3.
Une forme d'exécution d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé décrit, pour le cas de la diascopie, est illustrée trés succintement à la fig. 1.
La source lumineuse est constituée par un laser 7 suivi d'une optique d'émission 8 et d'un objectif de concentration 9 permettant de focaliser les rayons émis par le laser 7 dans un plan de mesure 10 sous forme d'un point lumineux 3 très brillant et de dimension très réduite.
Les rayons transmis au travers du plan de mesure 10 sont fo- calisés sur une cellule photoélectrique 11 par l'intermédiaire d'une optique de réception 12.
Les intensités lumineuses captées par la cellule photoélectrique 11 sont transformées par celle-ci en signaux électriques d'amplitude correspondant à la luminosité des rayons captés par la cellule photoélectrique. Ces signaux électriques sont amplifiés par l'amplificateur 13 puis délivrés à un dispositif d'affichage et de mesure 14 par l'intermédiaire d'un potentiomètre d'étalonnage 15.
Dans cette forme d'exécution le dispositif d'affichage et de mesure est formé par un galvanomètre à aiguille.
Le dispositif de mesure 14 est étalonné à l'aide du potentiométre 15 de telle sorte que l'aiguille 16 du galvanomètre soit alignée sur l'index maxi lorsqu'une zone transparente est en regard du point lumineux 3 et que cette aiguille 16 soit dirigée sur l'index mini lorsqu'une zone opaque 17 est en regard du point lumineux 3.
Puis on déplace le support placé dans le plan de mesure de telle sorte que le point lumineux 3 passe d'une zone transparente à une zone opaque et on arrête le support lorsque l'aiguille 16 est située dans la zone B du cadran du galvanomètre 14. A cet instant la transition claire-opaque est exactement centrée sur le point lumineux 3 et l'on peut à l'aide du dispositif de positionnement de la table de la machine à mesurer portant le support, lire la cote ou position exacte de cette transition soit du bord de la zone opaque.
Si l'on continue à déplacer le support dans le sens de la flèche f l'aiguille 16 passera par l'index mini puis lors de la transition opaque-claire se déplacera en direction du maxi . Cette fois la table portant le support sera arrêtée lorsque l'aiguille 16 se trouvera dans la zone B du cadran du galvanomètre et l'on pourra relever la cote en position du second bord de la zone opaque 17.