FR2518254A3

FR2518254A3 - Appareil telemetrique pour la mesure de la distance d'un objet par intersection directe de faisceaux de rayonnement lumineux coherent

Info

Publication number: FR2518254A3
Application number: FR8220792A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-12-11
Filing date: 1982-12-10
Publication date: 1983-06-17
Also published as: ES8401794A1; GB2114770A; IT8123745V0; JPS58138012U; ES518080A0; GB2114770B; DE8234635U1; FR2518254B3

Abstract

CET APPAREIL COMPREND UN BOITIER 1 MUNI D'UN BRAS RECTILIGNE 2, DE PREFERENCE TELESCOPIQUE, UN EMETTEUR LASER 3 MONTE A UNE EXTREMITE DU BRAS 2 ET QUI ENVOIE VERS UN OBJET T DONT ON VEUT MESURER LA DISTANCE AU BOITIER 1 UN PREMIER FAISCEAU DE RAYONNEMENT LUMINEUX COHERENT 6 DIRIGE PERPENDICULAIREMENT AU BRAS 2, UN DEUXIEME EMETTEUR LASER 9, NOTAMMENT UN MIROIR, MONTE A L'AUTRE EXTREMITE DU BRAS 2 ET QU'ON PEUT ORIENTER PAR RAPPORT AU BRAS 2, POUR ENVOYER UN DEUXIEME FAISCEAU 10 DE MANIERE QU'IL COUPE LE PREMIER FAISCEAU SUR L'OBJET. DES DISPOSITIFS INTERIEURS MESURENT L'ORIENTATION DU MIROIR 9 ET CALCULENT LA DISTANCE D DE L'OBJET T SUR LA BASE DE LA LONGUEUR B DU BRAS 2 ET DE L'ANGLE DU DEUXIEME EMETTEUR POUR AFFICHER CETTE DISTANCE EN NUMERIQUE SUR UN CADRAN 18.

Description

La présente invention se rapporte aux appareils téléme-

triques et elle a pour objet un appareil télemétrique caractérisé en ce qu'il comprend: un boîtier muni d'un bras rectiligne, un

premier dispositif émetteur de rayonnement lumineux cohérent, mon-

té à une extrémité dudit bras pour envoyer vers un objet dont on

veut mesurer la distance au boltier un premier faisceau de rayon-

nement dirigé perpendicuiairement audit bras, un deuxième disposi-

tif émetteur de rayonnement lumineux cohérent monté à l'autre ex-

trémité du bras et pouvant être orienté angulairement par rapport au bras pour envoyer vers ledit objet un deuxième faisceau de rayonnement, et des moyens de mesure de la position angulaire du

deuxième dispositif émetteur par rapport au bras qui mesurent cet-

te position angulaire dans l'état o le premier faisceau et le

deuxième faisceau se coupent sur l'objet.

Grâce à cette caractéristique, l'invention permet de

réaliser un appareil télèm 9 trique robuste, fonctionnel et économi-

que, dont l'utilisation se révèle particulièrement facile et effi-

cace dans des applications telles que, par exemple, la mesure de

distances sur le lieu d'un accident de la route ou dans des appli-

cations analogues.

Dans de telles applications, le relèvement de la distan-

ce est normalement exécuté au moyen de mètres à ruban, dont l'uti-

lisation, outre qu'elle est particulièrement coûteuse en temps, lorsqu'on doit procéder à un grand nombre de mesures, peut se révéler difficile et dangereuse, par exemple dans le cas o la

mesure doit être exécutée sur une route à grande circulation.

L'appareil suivant l'invention, outre qu'il permet d'exécuter ra-

pidement un grand nombre de mesures, permet d'exécuter ces mesures dans des conditions commodes et sures, puisqu'il n'exige pas

d'avoir accès aux objets dont on veut relever la position.

L'utilisation de l'appareil suivant l'invention est par-

ticulièrement avantageuse, même comparativement aux appareils te-

lémétriques optiques, à radar ou à rayon laser du type de ceux utilisés dans les applications militaires Ces appareils, qui sont

normalement d'un cot très élevé et peuvent posséder des dimen-

sions considérables, présentent fréquemment des caractéristiques

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de sélectivité médiocres sur les petites distances et, dans le cas des appareils à radar, sont fréquemment limités au relèvement de

la position des objets métalliques.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre

d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexes sur lesquels, la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil suivant l'invention, représenté dans son application à la mesure de la distance d'un objet; la figure 2 est une vue en plan, en partie arrachée, de l'appareil de la figure 1; et la figure 3 représente sous la forme d'un schéma bloc la

structure de l'un des éléments représentés sur la figure 2.

Sur la figure 1, on a indiqué dans son ensemble par la

référence 1 un bottier prismatique présentant, à l'un de ses an-

gles, un bras rectiligne tubulaire 2.

Le bras 2 peut s'étendre télescopiquement entre une po-

sition rétractée (non représentée) dans laquelle le bras 2 est presque complètement logé à l'intérieur du bottier 1, en conférant

ainsi à l'appareil des caractéristiques d'encombrement particuliè-

rement réduites et de grande facilité de transport, et une posi-

tion de travail (représentée sur la figure 1) dans laquelle le

bras 2 fait saillie à l'extérieur du bottier 1.

A l'intérieur du bottier 1, est montée une source de rayon laser 3, constituée de préférence par un laser He-Ne qui émet un rayonnement cohérent dans le spectre visible (environ

632,8 nm).

La source laser 3, qui est alimentée par un dispositif

alimentateur indiqué dans son ensemble par la référence 4, est mu-

ni à sa sortie d'un diviseur de faisceau (beam splitter, dans la littérature technique anglosaxone) 5, qul se trouve à l'une des

extrémités du bras tubulaire 2.

Le diviseur 2 divise le rayonnement produit par la sour-

ce laser 3 en un premier faisceau 6, qui sort du bottier 1 à tra-

vers une ouverture 7 et dans une direction perpendiculaire au bras r -_j à l' du en -un -Rire 8 lui o PLr

bras tubuln,_re 21 ver m-1 miroir;iie 1 allîaue 9 mont à l'autre ex -

trmit de ceci bras 2.

miroir 9 peut -tourner ilj-bolj-r dl-oel axe orienté parpen-

diculaire alu plan dfiii le -nremier faisceau 6 et rar le bras 1 P, miroir 9, dont la distance au diviseur 5 est indiquée

par b ;tÀr la f igure li, prnduit Par ref le 7 ion du faisceau auxi Mai-

re 8 un 1 e, vcî%ire de r 5 yonnement lum in-eux 10 qui sort du bras 10 à traverse une çYwerture Il en formant avec l'axe du bras

un ans,le indîqu par B our la -Le-ig-ure 1.

On peut faire varier l'angle B par rotation du miroir 9.

natation 7 _ut ç tre obtenues comme on l'a représen-

té sur la 21, cn Fin moto-:,itr à Courant continu 12

qui est au Piuroir 9 par d'im dispositif ci-

nématique comprenant ums botte d'engrenages de réduction 13 e Urie vis sans fins 17,a quai engrène avec la denture 'riphrique d'un

disque solidaire-, du mîroir 9.

ip Diotez-oe 12, qui est relié rgr des moyens de connexion non représentés à une mile oit 1-m -,-îccimmlate-Lir d'alimentation 14, se co Pzande dans les deux sens de rotation en agimsant sur deux, boutons pu- itsoirs 15, 16 qui se trouvent sur la face supérieure du

boitier 1.

la pile ou 1-lacclj-m 2 ateur14 assure %glement 11 alimen-

tatijn de la e,,K Lrce 'Flirter et des m, re, disimsitifs électriques dé l'appareil 1-")ro Te l,1 cnpqreîl est po-iz;-Ii tioiinê-à comme indique par le schéma de In fî,, LI

hoitier 1 es orient 5 de ma-

pi i,Dment frappe un objet nière qae le pre 2 nmî,r jceî-,,a de ru (par exemple 1 t f 1 j- -c, C 1-tui plac-5 -ravie distance d du

boitier 1, on ly,,lïlj orie-,iter le miroir 9, en agissant, sain les pous-

soirs 15, 16 et en o 1 bcz-rwrci' les trz, - cc-s lumineuses produites par

les faisceau 6 V) Gur T Biens la roi-eitto-n dans laquel-

-de 10 coqp, le-premier fais-

ceau up, de 1 .

Dans ces conditions, la distance d peut être exprimée, suivant des relations trigonométriques élémentaires, sous la forme : d=b tg B. Etant donné que la distance b entre le diviseur 5 et le miroir 9 est connue et calibrée, on peut obtenir un signal indica- tif de la distance d au moyen d'un capteur potentiométrique 17 qui est cals sur l'arbre qui porte la vis sans fin 13 a et est done

sensible à la position angulaire du miroir 9.

Le capteur potentiométrique 17 peut présenter, par exem-

ple, une loi de variation proportionelle à la tangente de l'angle

B formé par le deuxième faisceau de rayonnement 10 et le bras 2.

Cette loi de variation peut être obtenue avec un capteur potentio-

métrique du type à fil, à couche métallique, ou du type dans le-

quel le dépôt de matière résistante est obtenu par une technologie analogue à celle utilisée pour les potentiomètres logarithmiques

ou antilogarithmiques.

Le signal de sortie du capteur 17 est présenté sur une unité de visualisation 18 qui se trouve sur la face supérieure du bottier 1 et est munie, par exemple, d'échelles de mesure pour la détermination directe de la valeur de la distance d en fonction du

niveau du signal.

De préférence et cornmme on l'a représenté sur la figure 3, le capteur potentiométrique 10 est du type linéaire le signal

de sortie du capteur 17 est alors envoyée à un circuit de traite-

ment 19 comprenant un amplificateur et un convertisseur analogi-

que-numérique relié à un oscillateur 22 qui engendre la base de

temps de conversion.

Le signal ainsi converti est transmis à un circuit arithmétique 23 (circuit intégré trigonométrique) du type qui est

couramment utilisé dans les minicalculatrices et qui forme, à par-

tir du signal mis sous forme numérique, une donnée qui correspond

au produit de la distance b par la valeur de la tangente de l'an-

gle B, conformément à la relation trigonométrique indiquée plus haut. Cette donnée, qui correspond à la valeur de la distance d, est transmise à l'unité de visualisation 18 qui est du type à

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segments lumineux.

La fonction du circuit de traitement 19 peut être assu-

rée de façon particulièrement avantageuse, au moins en partie par un micro-processeur qui permet en outre, lorsqu'on le désire, de réaliser d'autres opérations de traitement sur les données relati-

ves aux distances d mesurées.

TL'appareil suivant l'invention peut utilement être équi-

pé d'un groupe optique (non représenté) qui permet d'observer la coïncidence des traces lumineuses produites par les deux faisceaux

de rayonnemrent cohérent 6, 10 sur un objet T placé à grande dis-

tance de l'appareil, de manière à réaliser avec précision l'état

d'intersection des deux faisceaux.

Dans les applications aux grandes distances, l'utilisa-

tion de collimateurs permet de réduire l'éventuelle dispersion des

faisceaux 6, 10.

Naturellement, les effets de l'invention s'étendent éga-

lement aux dispositifs qui présentent une utilité analogue en uti-

lisant le même principe inventif comme, par exemple, les appareils dans lesquels la rotation du miroir 9 est obtenue manuellement ou dans lesquels le miroir 9 est remplacé par une autre source laser,

ou encore aux appareils dans lesquels le bras 2 présente des élé-

ments désaccouplables qui permettent d'allonger davantage la dis-

tance b qui constitue la base de la mesure.

Bien entendu, diverses modifications pourront 6 tre ap-

portées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'6 tre décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS 1 Appareil télémétrique, caractérisé en ce qu'il com- prend un bottier ( 1) muni d'un bras rectiligne ( 2), un premier dispositif ( 3) émetteur de rayonnement lumineux cohérent monté à une extrémité du bras ( 2) pour envoyer vers un objet (T) dont on veut mesurer la distance au bottier ( 1) un premier faisceau ( 6) de rayonnement dirigé perpendiculairement audit bras ( 2), un deuxième dispositif ( 9) émetteur de rayonnement lumineux cohérent, monté à l'autre extrémité du bras ( 2) et pouvant être orienté angulaire- ment par rapport à ce bras ( 2) pour envoyer vers le dit objet (T) un deuixeme faisceau de rayonnement ( 10), et des moyens ( 17, 18, 19) de mesure de la position angulaire (B) du deuxième dispositif émetteur ( 9) par rapport au bras ( 2) qui mesurent cette position dans l'état o ledit premier faisceau ( 6) et ledit deuxième fais- ceau ( 10) se coupent sur l'objet (T). 2 Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bras ( 2) est télescopiquement extensible. 3 Appareil suivant l'une des revendications 1 et 2, ca- ractérisé en ce que le premier dispositif émetteur comprend une source laser ( 3) à la sortie duquel est associé un diviseur de faisceau ( 5) qui produit, à partir du rayonnement de la source la- ser ( 3) ledit premier faisceau ( 6) et un faisceau auxiliaire ( 8) et en ce que le deuxième dispositif émetteur comprend un miroir orientable ( 9) qui réfléchit ledit faisceau auxiliaire ( 8). 4 Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que ledit bras ( 2) possède une structure tubulaire et en ce que ledit faisceau auxiliaire ( 8) se propage à l'intérieur de ce bras ( 2). Appareil suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure com- prennent un capteur potentiometrique ( 17) possédant une loi de va- riation de la résistance proportionnelle à la tangente de l'angle (B) formé par ledit deuxième faisceau de rayonnement ( 10) avec le bras ( 2) du boitier ( 1). 6 Appareil suivant l'une quelconque des revendications

1 a 4, caractérisé en ce que lesdi'ts moyens de mesure comprennent un capteur potentiomutrique ( 17) et un circuit de traitement ( 19) relié au capteur ( 17) pour former un signal indicatif de la tangente de l'angle (B) formé entre le deuxième faisceau de rayonnement ( 10) et le bras ( 2) du bottier ( 1). 7 Appareil suivant la revendication 6, caractérise en

ce que ledit circuit de traitement ( 19) comprend un micro-proces-

seur.