FR2726092A1

FR2726092A1 - Reflecting target for e.g optical telemetry

Info

Publication number: FR2726092A1
Application number: FR9412716A
Authority: FR
Inventors: Janick Simeray
Original assignee: Sopelem Sofretec SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 1994-10-25
Filing date: 1994-10-25
Publication date: 1996-04-26
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: FR2726092B1

Abstract

The target (10) is scanned in a predetermined direction (DB) by a beam (F) of light which traverses sequentially a number of concentric reflecting rings (P1-P8) sepd. by non reflecting zones (B1-B7). The radial width of the rings progressively increases towards the centre while that of the non-reflecting zones decreases in the same direction. The amt. of light reflected is consequently a unique function of the position of the beam along the line of scan.

Description

La présente invention concerne une cible réfléchissante. The present invention relates to a reflective target.

L'invention concerne notamment une cible réfléchissante qui peut être utilisée dans le cadre d'opérations de mesures de distances et/ou de positions au moyen d'une installation de mesure faisant appel à un faisceau lumineux de mesure et/ou de pointage. The invention relates in particular to a reflecting target which can be used in the context of distance and / or position measurement operations by means of a measurement installation using a measuring and / or pointing light beam.

Une telle cible réfléchissante a pour fonction, lorsqu'elle est atteinte par un faisceau lumineux incident, de provoquer la réflexion au moins partielle d'un faisceau incident en direction d'un récepteur optique ou photoélectrique. The function of such a reflecting target, when it is reached by an incident light beam, is to cause at least partial reflection of an incident beam in the direction of an optical or photoelectric receiver.

La cible réfléchissante provoque ainsi la formation d'un faisceau réfléchi sensiblement parallèle au faisceau incident et qui est reçu par un appareil de mesure ou par un composant d'une installation de mesure. The reflecting target thus causes the formation of a reflected beam substantially parallel to the incident beam and which is received by a measuring device or by a component of a measuring installation.

Une cible réfléchissante peut, par exemple, être utilisée dans un télémètre optique émettant un faisceau lumineux, par exemple un faisceau laser, en direction de la cible et recevant une fraction de la lumière réfléchie par la cible et mettant en oeuvre une mesure du temps de parcours aller et retour de la lumière entre le télémètre et la cible. A reflecting target can, for example, be used in an optical rangefinder emitting a light beam, for example a laser beam, towards the target and receiving a fraction of the light reflected by the target and implementing a measurement of the time of back and forth path of light between the rangefinder and the target.

Outre ses qualités réfléchissantes, en orientation et en intensité, la cible doit pouvoir être positionnée avec précision par rapport à l'objet ou au point que l'on désire mesurer, et elle doit également être repérée aisément par l'opérateur des mesures et pointée optiquement avec une grande précision. In addition to its reflective qualities, in orientation and intensity, the target must be able to be positioned precisely with respect to the object or point that one wishes to measure, and it must also be easily identified by the operator of the measurements and pointed. optically with great precision.

Une cible constituée à la manière d'un réflecteur à trois miroirs plans formant un coin de cube permet un pointage précis, car lorsque le faisceau incident atteint le point de référence constitué par le sommet du cube, le faisceau réfléchi est coaxial au faisceau incident, et tout écart latéral par rapport au sommet entraîne la formation d'un faisceau réfléchi parallèle dont le décalage latéral permet de mesurer l'écart latéral du faisceau incident par rapport au point cible idéal et/ou de corriger le pointage par le faisceau incident. A target constituted in the manner of a reflector with three plane mirrors forming a cube corner allows precise aiming, because when the incident beam reaches the reference point constituted by the top of the cube, the reflected beam is coaxial with the incident beam, and any lateral deviation from the apex results in the formation of a parallel reflected beam whose lateral offset makes it possible to measure the lateral deviation of the incident beam from the ideal target point and / or to correct the pointing by the incident beam.

Un tel type de cible, de même que les cibles du type à prisme, est particulièrement coûteux et il est de plus relativement encombrant et ne peut pas être aisément mis en place sur certaines structures sur lesquelles on désire mesurer les distances. Such a target type, as well as targets of the prism type, is particularly expensive and it is moreover relatively bulky and cannot be easily installed on certain structures on which it is desired to measure the distances.

C'est notamment le cas lorsque l'on désire mesurer certaines dimensions d'une caisse de véhicule automobile, par exemple par télémétrie optique. This is particularly the case when it is desired to measure certain dimensions of a motor vehicle body, for example by optical telemetry.

Il est dans ce cas souhaitable de disposer de cibles peu coûteuses, à usage unique, et qui peuvent être mises en place aisément sur un élément de structure ou de carrosserie, par exemple par collage. In this case, it is desirable to have inexpensive, single-use targets, which can be easily placed on a structural or body element, for example by gluing.

I1 est connu d'utiliser une cible réalisée sous la forme d'une pastille découpée dans une plaque ou une feuille de matériau réfléchissant dont la face réfléchissante est constituée par une infinité de microbilles et dont la face opposée peut par exemple être revêtue d'une couche adhésive. I1 is known to use a target made in the form of a pellet cut from a plate or a sheet of reflective material whose reflective face is constituted by an infinity of microbeads and whose opposite face can for example be coated with a adhesive layer.

La précision de la mesure nécessite de pouvoir disposer d'une pastille de très petites dimensions qui se "confond" avec le point géométrique théorique que l'opérateur désire pointer optiquement. The accuracy of the measurement requires the availability of a very small patch which "merges" with the theoretical geometric point that the operator wishes to point optically.

Par contre, les dimensions très réduites de la pastille-cible en rendent le pointage très difficile, notamment lorsque le rayon lumineux incident n'est pas visible. On the other hand, the very small dimensions of the target patch make it very difficult to score, especially when the incident light ray is not visible.

Les opérations de pointage nécessitent alors de nombreuses opérations de balayage de la zone dans laquelle est apposée la cible. Pointing operations then require numerous operations to scan the area in which the target is affixed.

Si la cible est de plus grandes dimensions, le pointage est plus aisé, mais la précision du pointage et de la mesure est faible. If the target is larger, the aiming is easier, but the aiming and measuring accuracy is poor.

La présente invention a pour but de proposer une nouvelle conception d'une cible réfléchissante qui permet de remédier à ces inconvénients. The present invention aims to propose a new design of a reflective target which overcomes these drawbacks.

Dans ce but, l'invention propose une cible réfléchissante susceptible d'être éclairée par un faisceau lumineux incident qui se déplace par rapport à la cible selon au moins une direction de balayage, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une série de zones réfléchissantes agencées successivement selon la direction de balayage, séparées par des zones non-réfléchissantes, et en ce que les largeurs des zones réfléchissantes, mesurées selon la direction de balayage, sont différentes et déterminent une variation de l'intensité de la lumière réfléchie par la cible en fonction de la position du faisceau incident par rapport à la cible, selon la direction de balayage. To this end, the invention provides a reflecting target capable of being illuminated by an incident light beam which moves relative to the target in at least one scanning direction, characterized in that it comprises at least one series of zones reflectors arranged successively in the scanning direction, separated by non-reflecting zones, and in that the widths of the reflective zones, measured in the scanning direction, are different and determine a variation in the intensity of the light reflected by the target as a function of the position of the incident beam relative to the target, in the scanning direction.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention
- la largeur d'au moins une des zones réfléchissantes est inférieure au diamètre du faisceau incident
- la largeur d'au moins une des zones réfléchissan- tes est supérieure au diamètre du faisceau incident
- les largeurs des zones réfléchissantes varient le long de la direction de balayage, selon une loi croissante puis décroissante
- les largeurs des zones réfléchissantes varient, le long de la direction de balayage, selon une loi symétrique passant par un maximum ou un minimum
- les largeurs des zones non-réfléchissantes, mesurées selon ladite direction de balayage, varient le long de la direction de balayage
- les largeurs des zones non-réfléchissantes varient, le long de la direction de balayage, selon une loi décroissante puis croissante
- les largeurs des zones non-réfléchissantes varient, le long de la direction de balayage, selon une loi symétrique passant par un minimum ou un maximum
- la cible comporte au moins une série de bandes parallèles alternées réfléchissantes et non-réfléchissantes
- elle comporte une série de bandes parallèles alternées agencées en anneaux concentriques
- elle comporte deux séries croisées de bandes parallèles alternées, orientées selon deux directions perpendiculaires
- les zones non-réfléchissantes sont réalisées par dépot sérigraphique d'une peinture non-réfléchissante sur une plaque de matériau réfléchissant ;;
- les zones réfléchissantes et les zones nonréfléchissantes sont constituées par une granulation plus ou moins dense de points de dimensions plus ou moins importantes de matériau réfléchissant ou d'une peinture non-réfléchissante déposée sur une plaque en matériau réfléchissant.According to other features of the invention
- the width of at least one of the reflecting zones is less than the diameter of the incident beam
- the width of at least one of the reflecting zones is greater than the diameter of the incident beam
- the widths of the reflective zones vary along the scanning direction, according to an increasing and then decreasing law
- the widths of the reflecting zones vary, along the scanning direction, according to a symmetrical law passing through a maximum or a minimum
- the widths of the non-reflecting zones, measured in said scanning direction, vary along the scanning direction
- the widths of the non-reflecting zones vary, along the scanning direction, according to a decreasing then increasing law
- the widths of the non-reflecting zones vary, along the scanning direction, according to a symmetrical law passing through a minimum or a maximum
- the target comprises at least one series of alternate reflective and non-reflective parallel bands
- it comprises a series of alternating parallel bands arranged in concentric rings
- it comprises two crossed series of alternate parallel bands, oriented in two perpendicular directions
- the non-reflective areas are produced by screen printing with a non-reflective paint on a plate of reflective material;
the reflective zones and the non-reflective zones consist of a more or less dense granulation of points of more or less large dimensions of reflective material or of a non-reflective paint deposited on a plate of reflective material.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera au dessin annexé dans lequel les figures 1 et 2 illustrent deux exemples de réalisation d'une cible réfléchissante conforme aux enseignements de l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows for the understanding of which reference will be made to the appended drawing in which FIGS. 1 and 2 illustrate two exemplary embodiments of a reflecting target conforming to the teachings of the invention.

Comme on peut le voir sur la figure 1, la cible réfléchissante, représentée agrandie, est constituée par une série de pistes annulaires réfléchissantes concentriques. As can be seen in FIG. 1, the reflecting target, shown enlarged, consists of a series of annular concentric reflecting tracks.

Si l'on considère une direction de balayage DB de la cible 10 par un faisceau incident F, le faisceau est susceptible d'intercepter successivement une série d'anneaux réfléchissants P1 à P7 et une pastille centrale
P8 en forme de disque.If we consider a scanning direction DB of the target 10 by an incident beam F, the beam is capable of successively intercepting a series of reflecting rings P1 to P7 and a central patch
P8 disc-shaped.

Etant donné le très faible diamètre du faisceau cohérant F, ce dernier rencontre successivement le long de la droite DB une alternance de bandes réfléchissantes, constituées par les pistes réfléchissantes Pi, et des bandes non-réfléchissantes constituées par les zones annulaires non-réfléchissantes B1 à B7 qui séparent les pistes réfléchissantes Pi les unes des autres. Given the very small diameter of the coherent beam F, the latter successively encounters along the straight line DB an alternation of reflective bands, constituted by the reflective tracks Pi, and non-reflective bands constituted by the annular non-reflective zones B1 to B7 which separate the reflecting tracks Pi from each other.

Dans les deux exemples de réalisation illustrés sur la figure, le faisceau F rencontre et intercepte successivement des bandes réfléchissantes dont la largeur est d'abord croissante, de P1 à P8, puis décroissante de P8 à P1. In the two exemplary embodiments illustrated in the figure, the beam F successively encounters and intercepts reflective strips whose width is first increasing, from P1 to P8, then decreasing from P8 to P1.

Le faisceau F rencontre également successivement des bandes non-réfléchissantes Bi dont la largeur est d'abord décroissante, de B1 à B7, puis croissante de B7 à B1. The beam F also successively encounters non-reflective bands Bi whose width is first decreasing, from B1 to B7, then increasing from B7 to B1.

La quantité de lumière réfléchie par une piste Pi dépend de la largeur de cette dernière. The amount of light reflected by a Pi track depends on the width of the latter.

L'alternance des pistes réfléchissantes Pi et des bandes non-réfléchissantes Bi entraîne, lors d'un balayage, la réception par le photodétecteur d'un télémètre de faisceaux réfléchis d'intensités différentes selon une loi qui est déterminée lors de la conception de la cible 10 par le choix des largeurs des pistes Pi et des bandes Bi. The alternation of the reflecting tracks Pi and of the non-reflecting strips Bi causes, during a scanning, the reception by the photodetector of a rangefinder reflected beams of different intensities according to a law which is determined during the design of the target 10 by the choice of the widths of the tracks Pi and the bands Bi.

L'analyse par l'appareil de mesures des faisceaux réfléchis, couplée avec un asservissement des déplacements de la tête d'émission du télémètre permet ainsi de réaliser de manière simple et fiable un centrage précis du faisceau incident F au centre de la cible. The analysis by the measuring device of the reflected beams, coupled with a control of the displacements of the emission head of the range finder thus makes it possible to carry out in a simple and reliable manner a precise centering of the incident beam F at the center of the target.

A titre d'exemple, le diamètre du faisceau incident est d'environ 1 cm pour un impact du faisceau avec la surface à mesurer situé à dix mètres de l'émetteur du faisceau et l'on peut utiliser une cible dont le diamètre est égal à environ 2 cm, la conception selon l'invention fournissant une précision sur la mesure de l'écart latéral du faisceau par rapport au centre de la cible qui est inférieure à 1 mm, c'est-à-dire inférieure à 1/10sème du diamètre du faisceau. For example, the diameter of the incident beam is approximately 1 cm for an impact of the beam with the surface to be measured located ten meters from the beam emitter and one can use a target whose diameter is equal at about 2 cm, the design according to the invention providing an accuracy in the measurement of the lateral deviation of the beam from the center of the target which is less than 1 mm, that is to say less than 1 / 10th of the beam diameter.

La répartition des largeurs des pistes réfléchissantes Pi et des bandes non-réfléchissantes Bi qui est schématisée aux figures 1 et 2 est telle qu'elle permet d'obtenir une répartition sensiblement Gaussienne de la densité de lumière réfléchie par la cible lors d'un balayage. The distribution of the widths of the reflecting tracks Pi and of the non-reflecting strips Bi which is shown diagrammatically in FIGS. 1 and 2 is such that it makes it possible to obtain a substantially Gaussian distribution of the density of light reflected by the target during a scan. .

Cette répartition Gaussienne est particulièrement adaptée dans le cas de l'utilisation d'un faisceau laser qui présente lui même une répartition Gaussienne de la densité de lumière émise. Pour l'analyse du faisceau réfléchi et l'asservissement de la tête de mesure, la réception d'une répartition sensiblement Gaussienne est ainsi la plus adaptée dans la mesure où la fonction qui convolue une répartition Gaussienne est elle-même
Gaussienne.This Gaussian distribution is particularly suitable in the case of the use of a laser beam which itself has a Gaussian distribution of the density of light emitted. For the analysis of the reflected beam and the enslavement of the measuring head, the reception of a substantially Gaussian distribution is thus the most suitable insofar as the function which convolves a Gaussian distribution is itself
Gaussian.

D'autres répartitions et formes des pistes ou zones réfléchissantes et non-réfléchissantes peuvent bien entendu être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention. Other distributions and shapes of the reflecting and non-reflecting tracks or zones can of course be envisaged without departing from the scope of the present invention.

I1 est par exemple possible de réaliser une cible dont la zone réfléchissante présente une forme d'étoile à plusieurs branches, la section de chacune de ces branches allant croissante de l'extérieur vers le centre de la cible, une telle conception permettant d'obtenir une répartition de la densité de lumière réfléchie qui est sensiblement de forme triangulaire. I1 is for example possible to produce a target whose reflective zone has the shape of a star with several branches, the section of each of these branches going increasing from the outside towards the center of the target, such a design making it possible to obtain a distribution of the density of reflected light which is substantially triangular in shape.

Au sens de l'invention, la notion de zones réf lé- chissantes ou de zones non-réfléchissantes ne se limite pas à des zones parfaitement délimitées réfléchissantes et non-réfléchissantes, mais elle englobe également une répartition sensiblement continue et alternée de zones présentant des densités de réflexion plus ou moins importantes. Within the meaning of the invention, the concept of reflecting zones or of non-reflecting zones is not limited to perfectly delimited reflecting and non-reflecting zones, but it also includes a substantially continuous and alternating distribution of zones presenting higher or lower reflection densities.

De même, au sein d'une même zone, il est possible de faire varier le taux de réflexion en faisant appel à une technique similaire à celle de la trame utilisée en photographie consistant à réaliser une granulation des lignes parallèles, des lignes pointillées, etc par des points ou grains de dimensions plus ou moins importantes. Likewise, within the same area, it is possible to vary the reflection rate by using a technique similar to that of the screen used in photography, consisting in granulating parallel lines, dotted lines, etc. by points or grains of more or less important dimensions.

Dans l'exemple illustré notamment sur la figure 1, la cible 10 peut être réalisée de manière simple et économique en appliquant par sérigraphie une série de bandes Bi sur un support en matériau réfléchissant dont l'autre face peut être du type auto-collant. In the example illustrated in particular in FIG. 1, the target 10 can be produced in a simple and economical manner by applying by serigraphy a series of strips Bi on a support made of reflective material, the other face of which may be of the self-adhesive type.

Comme cela est illustré sur la figure 2, la cible peut comporter sur ses bords des axes orthogonaux Al et
A2 qui matérialisent le centre géométrique de la pastille centrale réfléchissante.As illustrated in FIG. 2, the target can have on its edges orthogonal axes A1 and
A2 which materialize the geometric center of the central reflecting patch.

I1 est également possible de prévoir un trou au centre de la pastille centrale pour, lors de la pose de la cible, viser un marquage en croix formé sur la pièce sur laquelle on vient apposer la cible. It is also possible to provide a hole in the center of the central patch for, when the target is placed, aim for a cross marking formed on the part on which the target is affixed.

A titre de variante, il est également possible de réaliser la cible sous la forme d'une alternance de bandes et de pistes rectilignes et parallèles lorsqu'il est suffisant d'assurer une précision de pointage selon une seule direction. As a variant, it is also possible to produce the target in the form of an alternation of bands and of straight and parallel tracks when it is sufficient to ensure pointing accuracy in one direction.

Claims

1. Reflective target (10) capable of being illuminated by an incident light beam (F) which moves relative to the target in at least one scanning direction (DB), characterized in that it comprises at least one series reflecting zones (Pi) arranged successively in the scanning direction (DB), separated by non-reflecting zones (Bi), and in that the widths of the reflecting zones, measured according to the scanning direction (DB), are different and determine a variation in the intensity of the light reflected by the target as a function of the position of the incident beam (F) relative to the target, according to the scanning direction.

2. Reflective target according to claim 1, characterized in that the width of at least one of the reflective zones (Pi) is less than the diameter of the incident beam (F).

3. Reflective target according to one of claims 1 or 2, characterized in that the width of at least one of the reflective zones (Pi) is greater than the diameter of the incident beam (F).

4. Reflective target according to any one of the preceding claims, characterized in that the widths of the reflective zones (Pi) vary, along the scanning direction (DB), according to an increasing and then decreasing law.

5. Reflective target according to any one of the preceding claims, characterized in that the widths of the reflective zones (Pi) vary, along the scanning direction, according to a symmetrical law passing through a maximum or a minimum.

6. Reflective target according to any one of the preceding claims, characterized in that the widths of the non-reflecting zones (Bi), measured in said scanning direction (DB), vary along the scanning direction.

7. Reflective target according to claim 6 taken in combination with claim 4, characterized in that the widths of the non-reflective areas (Bi) vary along the scanning direction (DB), according to a decreasing and then increasing law.

8. Reflective target according to claim 6 taken in combination with claim 5, characterized in that the widths of the non-reflective areas (Bi) vary, along the scanning direction (DB), according to a symmetric law passing through a minimum or maximum.

9. Reflective target according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one series of alternating reflecting (Pi) and non-reflecting (Bi) parallel parallel strips.

10. Reflective target according to claim 9, characterized in that it comprises a series of alternating parallel strips arranged in concentric rings.

11. Reflective target according to claim 9, characterized in that it comprises two crossed series of alternate parallel strips, oriented in two perpendicular directions.

12. Reflective target according to any one of the preceding claims, characterized in that the non-reflective areas (Bi) are produced by screen printing with a non-reflective paint on a plate of reflective material.

13. Reflective target according to any one of the preceding claims, characterized in that the reflective zones and the non-reflective zones consist of a more or less dense granulation of points of more or less large dimensions of reflective material or of a non-reflective paint deposited on a plate of reflective material.