La présente invention a pour objet une installation automati
que de contrôle optique de pièces, notamment de pièces de très
faibles dimensions de l'ordre de 0.1 à quelques millimètres, telles
que des petites vis, des pierres synthétiques utilisées dans des pa
liers, etc.
Actuellement, le contrôle de ces pièces s'effectue par voie opti
que par des ouvrières qui observent au microscope toutes les
pièces ou seulement un certain échantillonnage de ces pièces. Il est
évident qu'un tel contrôle, faisant intervenir l'appréciation subjec
tive de l'observateur, n'est pas rigoureux et permet le passage de
pièces défectueuses. Mais bien plus ennuyeux est le fait que, lorsque la fatigue intervient, I'observateur devient de plus en plus sé
vère car inconsciemment il désire ne pas laisser passer de pièces
défectueuses et ce faisant il met un beaucoup trop grand nombre
de pièces au rebut, ce qui est désastreux pour le rendement d'une
fabrication.
La présente invention a pour but de contrôler optiquement et de façon automatique des pièces usinées, ce qui permet d'une part
de faire ce contrôle sur la base de critères absolument objectifs et
d'autre part d'augmenter dans de grandes proportions, cinq à dix
fois, le nombre de pièces triées par jour.
La présente invention a pour objet une installation automati
que de contrôle de pièces, caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif de positionnement d'une pièce en position de contrôle, un dispositif d'amenée des pièces une à une dans leur
position de contrôle, un dispositif d'évacuation des pièces
contrôlées comportant une voie pour les pièces acceptées et une
autre voie pour les pièces refusées, ainsi qu'un dispositif de
contrôle électro-optique, et par le fait que ce dispositif électro-op
tique de contrôle comporte une source lumineuse éclairant la
pièce en position de contrôle, un projecteur projetant l'image
agrandie de la pièce à contrôler sur un écran, au moins une cellule photo-électrique de contrôle en regard de cet écran et impressionnée par l'image de la pièce à contrôler, cette cellule photo-électrique commandant,
par l'intermédiaire d'un dispositif électronique,
le dispositifd'évacuation des pièces contrôlées.
Le dessin illustre schématiquement et à titre d'exemple une
forme d'exécution et quelques variantes de l'installation automatique de contrôle selon l'invention.
La fig. 1 est une élévation frontale générale de l'installation de contrôle.
La fig. 2 illustre à plus grande échelle en élévation de côté et partiellement en coupe le dispositif de positionnement des pièces à mesurer.
La fig. 3 est une coupe de la fig. 2 suivant l'axe optique X de celle-ci.
La fig. 4 est une vue en plan du dispositif de positionnement des pièces à mesurer.
Les fig. 5 et 6 sont des vues partielles en coupe et en plan d'une variante de l'installation.
La fig. 7 illustre schématiquement l'écran de l'agrandisseur optique sur lequel est représentée l'image d'une pièce à mesurer.
Les fig. 8 à 15 illustrent tout ou partie de l'image de pièces défectueuses.
La fig. 16 est un schéma de l'installation pour l'illustration de son fonctionnement.
La fig. 17 illustre une variante de l'écran de l'agrandisseur optique.
La fig. 18 illustre en position de mesure la pièce dont l'image est représentée sur l'écran de la fig. 17.
L'installation illustrée comporte, monté sur un châssis 1, un dispositif de positionnement des pièces en position de mesure, un dispositif d'amenée de ces pièces une à une dans leur position de mesure ou de contrôle, un dispositif d'évacuation à deux voies au moins des pièces contrôlées, ainsi qu'un dispositif de contrôle électro-optique.
Le dispositif de positionnement des pièces en position de contrôle varie bien entendu avec la forme, les dimensions et la nature de la pièce à mesurer. Dans l'exemple illustré aux fig. I à 4, les pièces à mesurer sont des pièces cylindriques transparentes ou translucides, présentant par exemple un diamètre de 0,5 mm et une longueur de I mm. Il s'agit là par exemple de rubis synthétique.
Dans ce cas, le dispositif de positionnement comporte un vibreur linéaire 2 portant un support transparent 3 présentant un Vé 4, destiné à recevoir les pièces à mesurer P, dont l'arête est très exactement centrée sur l'axe optique X de l'agrandisseur optique. Ce vibreur linéaire est porté par le châssis 1 par l'intermédiaire d'un bloc 5 empêchant la transmission de vibration au bâti 1 de l'installation. Une butée 6 disposée dans le Vé 4 détermine la position axiale de mesure de la pièce P.
Dans la variante illustrée aux fig. 5 et 6, le dispositif de positionnement comporte également un vibreur linéaire (non illustré) entraînant un support opaque 7 en vibration. Ce support 7 est muni d'une rainure 8 sur une partie de sa longueur, I'extrémité 9 de cette rainure étant positionnée de telle façon que lorsqu'une vis vient buter contre celle-ci, elle soit exactement centrée sur l'axe optique X de l'agrandisseur optique.
Deux conduits 10, 11 débouchent dans le fond de la rainure 7 et sont reliés par l'intermédiaire d'une vanne à tiroir 12 à une source V de dépression (non illustrée). En branchant le vacuum sur le conduit 10, il est possible de maintenir la vis P1 dans sa position illustrée formant butée pour les vis P2 et suivantes P' pendant que l'on procède à la mesure de la pièce P.
Lorsque la pièce P a été évacuée après contrôle, la vanne 12 connecte pour un court instant le vacuum sur le conduit 11 permettant à la pièce P1 de venir en position de mesure tout en maintenant la pièce P2 et les suivantes P' dans leur position initiale.
Puis le vacuum est à nouveau branché sur le conduit 10, ce qui permet aux pièces P2 et P' d'avancer d'un pas pour occuper les positions préalablement occupées par les pièces P1 et P2.
Dans la variante illustrée aux fig. 17 et 18, le dispositif d'amenée des pièces à contrôler comporte un support plat transparent 13 entraîné en vibration par un vibreur linéaire (non illustré) et deux butées 14, 15 décalées angulairement. Ainsi des pierres percées, circulaires, peuvent être positionnées.
Quel que soit le dispositif de positionnement utilisé, dépendant de la forme, des dimensions et de la nature de la pièce à contrôler, il est important que la pièce puisse être centrée exactement sur l'axe optique X car c'est de ce positionnement que dépend le contrôle de la pièce.
Le dispositif d'amenée des pièces jusque sur le dispositif de positionnement de celles-ci peut être réalisé de nombreuses façons toutes bien connues. En effet il suffit de choisir un dispositif d'amenée en fonction de la forme, des dimensions et de la nature des pièces à contrôler qui permette de délivrer celles-ci une à une au dispositif de positionnement.
De tels dispositifs d'amenée pourraient comporter comme illustré un vibreur circulaire 16 alimentant une à une les pièces P dans un conduit 17 les amenant par gravité dans le Vé 4 du dispositif de positionnement.
Pour la réalisation de ces dispositifs d'amenée, on utilisera notamment des dispositifs vibrants linéaires ou circulaires, des dispositifs d'orientation et de séparation des pièces, des tables circulaires rotatives avec indexage, des rubans transporteurs, des bras oscillants, etc. Ces dispositifs bien connus ne seront pas décrits ici en détail.
Le dispositif d'évacuation des pièces contrôlées comporte au moins deux conduits d'aspiration 18, 19 dont l'extrémité ouverte est disposée à proximité immédiate de la pièce P située en position de contrôle.
L'un 18 de ces conduits est relié par un tube flexible 20 à un récipient de stockage 21 des pièces défectueuses tandis que l'autre 19 est relié également à l'aide d'un tube flexible 22 à un récipient de stockage 23 des bonnes pièces.
Des vannes électromagnétiques 24, 25 permettent d'obturer les
tubes 20 respectivement 22 de façon étanche. Chacune de ces
vannes 24, 25 comporte une plaque d'appui 26 sur laquelle repose
le tube flexible 20, 22 et un obturateur 27 soumis à l'action d'un
ressort 28 tendant à appliquer cet obturateur contre la plaque d'appui 26 et à écraser les tubes 20, 22 provoquant leur fermeture.
Une bobine 29 agit en sens inverse du ressort 28 lorsqu'elle est excitée et est dimensionnée de manière à pouvoir vaincre la force du
ressort et à déplacer l'obturateur contre l'action du ressort 28 pour ouvrir les tubes 20, 22.
Les récipients de stockage 21, 23 sont reliés à une pompe à vide 30 créant une dépression dans ceux-ci.
II faut encore noter que la section de passage des conduits 18, 19 et celle des tubes 20, 22 sont nettement plus grandes, deux à cinq fois, que la section d'une pièce P afin que ces pièces puissent facilement circuler dans ces conduits sous l'effet de l'aspi- ration créée par la pompe 30.
Le dispositif de contrôle électro-optique comporte un agrandisseur ou projecteur optique ainsi qu'un dispositif électronique de commande.
Le projecteur optique comporte une source lumineuse formée d'une lampe, par exemple une lampe halogène 31, d'un réflecteur 32 et d'un condenseur 33. Cette source lumineuse envoie un faisceau lumineux focalisé sur la pièce à contrôler dont l'axe X passe par un plan médian de cette pièce P.
Ce projecteur optique comporte encore un objectif 34 situé en dessus de la pièce à contrôler, captant les rayons lumineux émis par la lampe et ayant traversé le support 3 et la pièce P pour projeter l'image I de cette pièce P sur un écran 35. Dans l'exemple illustré, on voit sur l'écran l'image 6' de la butée 6 contre laquelle la pièce à contrôler est appuyée.
Il est évident que le grossissement optique de ce projecteur peut être modifié à volonté en changeant l'objectif 34 ou en utilisant un objectif à agrandissement variable 700 m . Le grossissement sera déterminé en fonction de la grandeur réelle de la pièce P de manière que son image I occupe toute la partie centrale de l'écran. Le grossissement est important pour la précision du contrôle; plus une pièce doit être précise plus on choisira un fort grossissement.
Le mode d'éclairage qui vient d'être décrit est utilisé pour le contrôle de pièces transparentes principalement, il s'agit d'un éclairage en diascopie. Pour des pièces opaques on peut utiliser, comme illustré dans la variante des fig. 5 et 6, un éclairage épiscopique dont la source 36 serait située annulairement autour de l'objectif 34. Il est évident que suivant l'éclairage désiré on pourrait également éclairer la pièce suivant l'axe du projecteur optique ou suivant toute incidence désirée selon les effets que l'on désire réaliser pour la projection de la pièce. Dans une telle variante,
I'objectif 34 reçoit la lumière réfléchie par la pièce P.
Le dispositif de commande électronique comporte un certain nombre de capteurs photosensibles ou cellules photo-électriques 37 disposés en regard, ou contre l'écran 35 du projecteur optique. Ces cellules photo-électriques 37 peuvent être positionnées par rapport à cet écran de manière à être situées à cheval sur le contour de l'image I d'une pièce étalon, de telle sorte que si une pièce P présente des dimensions différentes de celles de la pièce étalon utilisée pour le réglage, la quantité de lumière reçue par les cellules photo-électriques 37, ou par certaines d'entre elle; au moins, soit modifiée et que le signal délivré par cette cellule photo-électrique soit également modifié.
La fig. 7 illustre le positionnement des cellules photo-électriques 37 par rapport à l'image I' d'une pièce étalon.
La fig. 8 illustre l'image I d'une pièce dont les faces terminales ne sont pas perpendiculaires à son axe longitudinal. L'éclairement des cellules 37 est modifié.
La fig. 9 illustre l'image I d'une pièce comme celle donnant l'image de la fig. 8 mais pivotée de 90 sur son axe longitudinal par rapport à celle-ci. Ici encore l'éclairement des cellules 37 est modifié par rapport à ce qu'il est pour l'image I' d'une pièce éta lon
La fig. 10 illustre une pièce trop longue, la fig. 13 une pièce trop petite en diamètre, la fig. 14 une pièce trop large et la fig. 15 une pièce trop courte. Dans tous ces cas, l'éclairement d'une ou plusieurs des cellules photo-électriques 37 sera modifié par rapport à la valeur qu'il doit présenter pour une pièce étalon.
Enfin, les fig. 1 I et 12 illustrent l'image I de pièces présentant des cassures et qui peuvent également être détectées car ici également l'éclairement des cellules 37 est modifié par le défaut de la pièce P.
II est évident que l'on peut prévoir davantage de cellules photo-électriques 37 jusque et y compris la variante illustrée à la fig. 17 où l'écran est recouvert d'un réseau de cellules 37.
Cette variante permet le contrôle de pièces très compliquées, comme celles illustrées à la fig. 18 et dont l'image se caractérise par trois zones li, 12 et I3 d'éclairement différent.
Ce dispositif électronique comporte encore une cellule photoélectrique de cycle 38 disposée en regard de ou contre l'écran 35 également, en un point de celui-ci où, quelle que puisse être la défectuosité d'une pièce, son image apparaisse.
Cette cellule de cycle 38 délivre un signal qui alimente l'entrée d'un amplificateur de cycle 39 dont le signal de sortie présente deux niveaux, l'un correspondant au signal délivré par la cellule 38 lorsqu'elle perçoit l'image d'une pièce et dont l'autre correspond au signal délivré par cette cellule 38 en l'absence de pièce donc d'image sur l'écran 35.
Le signal de sortie de l'amplificateur de cycle 39 commande un relais 40 présentant autant de contacts qu'il y a de cellules 37 augmentés d'une unité (donc deux contacts dans l'exemple illustré au schéma de la fig. 16). Lorsqu'une pièce est en position de contrôle, et qu'il y a donc une image sur l'écran 35, les contacts a et b du relais 40 sont en position 1. Le contact a du relais 40 est relié au réseau de distribution d'énergie électrique par l'intermédiaire d'un interrupteur général 41 tandis que le contact b de ce relais 40 est relié à l'entrée d'un amplificateur de contrôle 42 par l'intenmé- diaire d'un potentiomètre de réglage 43 du point d'équilibre.
En position 0, le contact a du relais 40 relie le réseau au vibreur linéaire 2 du dispositif de positionnement des pièces à contrôler.
En position 1, le contact b du relais 40 relie une cellule photoélectrique de contrôle 37 à son amplificateur 42 qui comme l'amplificateur 39 est alimenté par le réseau.
Chaque amplificateur de contrôle 42 correspond donc à une cellule 37 et comporte un potentiomètre de réglage 44 d'une zone neutre et commande un relais 45 dont le contact a est relié suivant sa position 0 ou I à l'une des bobines 29 des vannes électro-mécaniques 25 respectivement 24.
Ce contact a du relais 45 est relié à la borne I d'un relais 46 dont le contact a est relié à la borne I du relais 40. Ce relais 46 est commandé par un temporisateur 47 également relié à la borne 1 du relais 40.
Grâce au potentiométre 43 on peut régler le point d'équilibre de l'amplificateur 42, c'est-à-dire le niveau du signal d'entrée requis, et donc l'éclairement de la cellule 37 correspondant, pour provoquer l'actionnement du relais 45.
Par le potentiomètre 44 on règle la valeur d'une plage autour du point d'équilibre dans laquelle le signal de sortie de l'amplificateur 42 ne doit pas changer de niveau. On peut ainsi régler la tolérance désirée à l'intérieur de laquelle les pièces doivent encore être acceptées.
Il est bien évident que lorsqu'on a plusieurs cellules photoélectriques 37, il y a un nombre correspondant d'amplificateurs de contrôle 42 mais la commande du relais 45, qui est unique, s'effectue avec une combinaison logique des signaux de sortie des amplificateurs 45. Ce signal de commande global peut être la somme de tous les signaux des amplis individuels et suivant les exigences requises de la pièce P il faudra que ce signal global soit au moins égal à la somme d'un certain nombre de signaux de sortie, généralement à la somme de tous ces signaux de sortie, pour que le re lais soit actionné. Toutefois la valeur de commande du relais 45 peut être n'importe quelle fonction logique obtenue à partir des signaux de sortie des amplificateurs de contrôle et correspondant au critère de sélection des pièces P désiré.
Le fonctionnement de l'installation décrite est le suivant, I'in- terrupteur général ayant été fermé.
Supposons qu'une pièce P arrive en position de contrôle, la cellule de cycle 38 détectera son image et provoquera par l'amplificateur de cycle l'actionnement du relais 40. Le contact a de ce relais 40 passe dans sa position 1, ce qui coupe l'alimentation du vibreur linéaire 2, la mesure ne peut se faire avec précision que si elle n'est pas soumise à des vibrations; et ce qui de plus alimente le temporisateur 47 et le contact a de son relais 46.
Le ou les contacts b du relais 40 passent également dans leur position 1, ce qui branche les cellules photo-électriques de contrôle 37 sur l'entrée de leur amplificateur de contrôle 42 associé. Suivant la valeur du signal global, dans l'exemple illustré correspondant à la valeur du signal de sortie de l'amplificateur 42, le relais 45 est actionné ou non.
Après le retard introduit par le timer 47, le relais 46 est actionné et son contact a passe en position 1, alimentant le contact a du relais 45 par le réseau.
Si le relais 45 n'a pas été actionné, son contact a restant en position 0, la vanne 25 est excitée, le tube 26 n'est plus pincé et la pièce P est aspirée dans le récipient de stockage 23.
Si par contre le relais 45 a été activé, son contact a se trouve en position 1 et c'est la vanne 24 qui est excitée provoquant l'aspiration de la pièce P dans le récipient de stockage 21.
De toute façon, quelle que soit la position du relais 45, la pièce P est évacuée de sa position de contrôle, faisant du même coup disparaître son image de l'écran 35. Ceci est détecté par la cellule de cycle 38 qui commande, par l'intermédiaire de l'amplificateur de cycle 39, la remise en position 0 des contacts du relais 40, ce qui déconnecte les cellules 37 de leur amplificateur 42, alimente à nouveau le vibreur linéaire 2 tout en interrompant l'alimentation du timer 47 et du contact a du relais 46 qui retombe en position 0. Ceci entraîne la désexcitation de la vanne 24 ou 26 et la fermeture du tube correspondant.
Le dispositif d'amenée ayant déposé sur le vibreur linéaire 2 une nouvelle pièce par le conduit 17, cette pièce est acheminée par vibration dans sa position de contrôle et le cycle recommence.
L'installation décrite peut fonctionner entièrement automatiquement, il suffit d'approvisionner de temps en temps le vibreur d'amenée 16 et de vider les récipients 21 et 23.
Dans une variante, le projecteur optique décrit peut être remplacé par un projecteur à agrandissement électronique de l'image.
Cette solution présente l'intérêt de pouvoir disposer l'écran du projecteur à distance de l'endroit où sont positionnées les pièces à contrôler.
Il serait également possible de définir plusieurs qualités de pièces acceptables, par exemple les bonnes pièces, les pièces encore acceptables et les pièces au rebut. Dans ce cas, le dispositif d'évacuation comporterait une troisième voie semblable aux deux décrites ci-dessus. La commande de ces trois voies s'effectuerait par un signal d'erreur à deux seuils.
Le projecteur peut comporter un oculaire d'observation pour le réglage de l'installation. La source lumineuse du projecteur peut être constituée par un laser.