FR2966236A1

FR2966236A1 - Niveau laser comprenant un mode pente numerique.

Info

Publication number: FR2966236A1
Application number: FR1058313A
Authority: FR
Inventors: Maurice Lauzet
Original assignee: PSP OUTIL
Current assignee: PSP OUTIL
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2012-04-20

Abstract

L'invention concerne un nouveau niveau laser comprenant un module laser pour générer un faisceau laser, un axe du dit module laser étant mobile par rapport à un centre de rotation fixe (C) du dit axe du module laser, et un module d'inclinaison pour incliner le faisceau laser par rapport à un axe de référence (X, Y) horizontal d'un angle inclinaison souhaité (Ax, Ay), le module d'inclinaison comprenant : • un moteur linéaire (20) comprenant une extrémité mobile (22a) reliée au module laser et • un module de commande pour commander un déplacement linéaire de l'extrémité mobile du moteur linéaire selon un axe du moteur linéaire, une longueur du dit déplacement selon un axe perpendiculaire à l'axe de référence étant fonction de l'angle d'inclinaison souhaité, l'axe de référence (X, Y) passant par le centre de rotation (C) et l'axe du moteur linéaire.

Description

Domaine technique et état de l'art L'invention concerne un niveau laser du type comprenant un module laser pour générer un faisceau laser, ledit module laser étant inclinable par rapport à au moins un axe de référence horizontal X, et un module d'inclinaison pour incliner le module laser par rapport à l'au moins un axe de référence X d'un angle inclinaison souhaité par rapport à un plan horizontal. Un tel niveau laser est notamment connu du document D1 (US5485266).Un premier jeu de nivelles est fixe par rapport au module laser et détecte une inclinaison du module laser par rapport à l'horizontal. Un premier jeu de moteurs peut entraîner en rotation le module laser et le premier jeu de nivelles par rapport au bâti selon deux axes X, Y respectivement. Un deuxième jeu de moteurs peut entraîner en rotation un deuxième jeu de nivelles par rapport au module laser et au premier jeu de nivelles. Le module laser peut être incliné d'un angle souhaité différent de zéro de la manière suivante (cf D1, col 7-8). Le premier jeu de moteurs met de niveau (horizontal) le module laser et le premier jeu de nivelles selon les axes X, Y. Puis le deuxième jeu de moteurs oriente le deuxième jeu de nivelles dans un plan parallèle au premier jeu de nivelles (qui est maintenu immobile). Le deuxième jeu de moteurs oriente ensuite le deuxième jeu de nivelles d'un angle inverse de l'angle souhaité (le premier jeu de nivelles reste immobile). Enfin, le premier jeu de moteurs oriente ensemble le module laser, le premier jeu de nivelles et le deuxième jeu de nivelles jusqu'à ce que le deuxième jeu de nivelles soit de niveau. Le module laser est alors incliné de l'angle souhaité. Ainsi, dans le niveau laser selon D1, deux jeux de nivelles et deux jeux de moteurs sont nécessaires pour incliner le module laser d'un angle souhaité. De plus, 4 étapes sont nécessaires pour mettre en station le module laser à un angle souhaité différent de zéro, ce qui prend du temps. 1 Description de l'invention L'invention propose un nouveau niveau laser, ne présentant pas tout ou partie des inconvénients du niveau laser de D1. Plus précisément, l'invention propose un niveau laser comprenant un module laser pour générer un faisceau laser, un axe du dit module laser étant mobile en rotation par rapport à un centre de rotation (C) fixe du dit axe du module laser, et un module d'inclinaison pour incliner le module laser par rapport à un axe de référence horizontal d'un angle inclinaison souhaité. Le module d'inclinaison selon l'invention comprend : - un premier moteur linéaire (20) comprenant une extrémité mobile reliée au module laser et - un module de commande pour commander un déplacement linéaire de l'extrémité mobile du moteur linéaire selon un axe du moteur linéaire, une longueur du dit déplacement linéaire selon un axe perpendiculaire à l'axe de référence étant fonction de l'angle d'inclinaison souhaité.

L'axe de référence passe par le centre de rotation et l'axe du moteur linéaire. Ainsi, dans un niveau laser selon l'invention, le moteur linéaire est commandé précisément et directement en fonction de l'angle absolu d'inclinaison souhaité, indépendamment de l'angle de référence du niveau laser, et non pas en fonction d'une différence entre un angle détecté et un angle de référence. Egalement, l'angle d'inclinaison souhaité peut être quelconque, il n'est pas limité à la plage de travail de détecteurs de niveau tels que des nivelles, il est limité seulement par la course du moteur linéaire. Le moteur linéaire peut comprendre un moteur rotatif et un système vis-écrou apte à transformer un mouvement de rotation du moteur rotatif en un mouvement de translation de l'extrémité mobile du moteur. Le module de commande fournit dans ce cas au moteur rotatif un signal de commande apte à entraîner le moteur rotatif d'un nombre de tours fonction le l'angle d'inclinaison souhaité. Ainsi, l'inclinaison du niveau laser selon l'angle d'inclinaison souhaité se fait en une unique étape de commande du moteur linéaire 20, et non par tâtonnement. 2 Le moteur rotatif peut être : - un moteur pas à pas, ou - un moteur à courant continu associé à un codeur apte à mesurer un angle de rotation du moteur rotatif.

L'angle de rotation de tels moteurs peut être mesuré ou déterminé avec précision, la commande du moteur linéaire est ainsi facilitée. Le module de commande produit un signal de commande apte à entraîner le moteur rotatif d'un nombre de tours égal à NO = tan(Ax)*E/P avec : - Ax, l'angle d'inclinaison souhaité, P : un pas de la vis du système vis-écrou (22, 23), - E : une distance entre une extrémité de la vis (22a) et un centre de rotation du module laser. Dans un mode de réalisation de l'invention, le module d'inclinaison est adapté pour incliner le module laser par rapport à un premier axe de référence X selon un premier angle d'inclinaison souhaité, et pour incliner le module laser par rapport à un deuxième axe de référence Y selon un deuxième angle d'inclinaison souhaité. Le module d'inclinaison comprend pour cela un premier moteur linéaire relié au module laser, un deuxième moteur linéaire relié au module laser, et le module de commande est adapté pour commander un premier déplacement linéaire de l'extrémité mobile (22a) du premier moteur linéaire (20), une longueur du dit premier déplacement linéaire étant fonction du premier angle d'inclinaison souhaité (Ax), et pour commander un deuxième déplacement linéaire de l'extrémité mobile du deuxième moteur linéaire (25), une longueur du dit deuxième déplacement linéaire étant fonction du deuxième angle d'inclinaison souhaité (Ay). Le premier axe de référence X passe par le centre de rotation et l'axe du premier moteur linéaire et le deuxième axe de référence passe Y par le centre de rotation et l'axe du deuxième moteur linéaire. Ainsi, le module laser peut être incliné selon deux axes, selon des angles différents sur chaque axe et indépendants l'un de l'autre.

Brève description des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit d'un exemple de mise en oeuvre d'un niveau laser selon l'invention. Cet exemple est donné à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe du module d'inclinaison d'un niveau laser selon l'invention, dans une première position dite "inclinée", - la figure 2 est un schéma de principe du module d'inclinaison d'un niveau laser selon l'invention, dans une deuxième position dite "de niveau". - la figure 3 est un schéma de principe du module d'inclinaison d'un niveau laser selon l'invention, vu de profil, dans une deuxième position dite "de niveau".

Description d'un mode de réalisation de l'invention Le niveau laser représenté sur les figures est une variante préférée de l'invention, dans laquelle le module laser est inclinable selon deux axes de références X, Y perpendiculaires et horizontaux. Le module laser n'est pas représenté sur les figures, par souci de clarté.

Le niveau laser comprend notamment un module laser et un module d'inclinaison. Un axe du module laser est mobile en rotation par rapport à un centre de rotation C de l'axe du module laser. De manière connue, le module laser génère un ou plusieurs faisceaux laser dans un ou des plans identifiés par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe du module laser, par exemple un plan perpendiculaire à l'axe du module laser ou un plan parallèle à l'axe du module laser. Le module d'inclinaison représenté comprend une platine mobile 10, articulée par rapport à un bâti 40 par l'intermédiaire d'une rotule 12. Dans l'exemple 4 représenté, la platine mobile 10 est fixée par l'intermédiaire de la rotule 12 au sommet d'un axe de fixation 11 solidaire du bâti 40. Le module laser est fixé sur la platine mobile 10. La platine mobile peut ainsi pivoter autour d'un centre de rotation C sensiblement sur l'axe de fixation 11 selon les deux axes de référence X, Y. Les axes X, Y définissent par exemple un plan horizontal. Dans un autre exemple, non représenté, la platine mobile 10 est solidaire d'un axe fixé au bâti par l'intermédiaire d'une rotule de sorte que l'axe est mobile par rapport au bâti et la platine est immobile par rapport à l'axe. Le module d'inclinaison comprend également un moteur linéaire 20 dont une extrémité mobile est reliée à la platine mobile 10. Le premier moteur linéaire 20 comprend un premier moteur rotatif 21, un vis 22 et un écrou 23. Dans l'exemple représenté, le moteur rotatif est solidaire du bâti 40 ; l'axe U de rotation du moteur 21 est sensiblement parallèle à l'axe de fixation 11 supportant la platine mobile 10. L'axe X passe ainsi par le centre de rotation C et par l'axe de rotation du premier moteur rotatif 21. La vis 22 est montée coulissante en translation sur l'axe U de rotation du premier moteur rotatif 21 et est entraînée en rotation par le moteur 21. La vis 22 est vissée dans l'écrou 23 qui est solidaire du bâti 40 et l'extrémité de la vis est reliée à la platine mobile. Lors de la rotation du moteur 21, l'extrémité de la vis 22 monte ou descend, et entraîne en rotation la platine mobile 10 et le module laser autour de l'axe X. Dans l'exemple représenté, la platine 10 est mobile selon deux axes X et Y. Pour cela, le module d'inclinaison comprend également un deuxième moteur linéaire 25 dont une extrémité mobile est en contact avec la platine mobile 10. Le deuxième moteur linéaire comprend un moteur rotatif 25, un vis et un écrou (non représentés), et est similaire au premier moteur linéaire 20. Le moteur rotatif 25 est solidaire du bâti 40 et son axe de rotation est sensiblement parallèle à l'axe de rotation U du moteur 21 et à l'axe de fixation 11. L'axe Y passe par le centre de rotation C et par l'axe de rotation du moteur 25. Le moteur 25 est positionné sur le bâti de sorte que l'axe Y soit perpendiculaire à l'axe X. La vis est montée coulissante en translation sur l'axe de rotation du moteur 25 et est entraînée en rotation par le moteur 25. La vis est vissée dans l'écrou qui est solidaire du bâti 40 et l'extrémité de la vis est reliée à la platine mobile 10. Lors de la rotation du moteur 25, l'extrémité de la vis monte ou descend, et entraîne en rotation la platine mobile 10 et le module laser en rotation autour de l'axe Y. Le module d'inclinaison comprend encore un module de commande pour commander une rotation du moteur 21 d'un nombre de tours fonction de l'angle d'inclinaison souhaité Ax pour la platine mobile dans le plan défini par l'axe X et l'axe de fixation 11. La rotation du moteur rotatif 21 entraîne un déplacement linéaire correspondant de l'extrémité mobile (= extrémité de la vis 22) du moteur 21. Le déplacement linéaire de la vis 22 entraîne une rotation de la platine mobile autour du centre de rotation C de l'angle d'inclinaison Ax. La relation entre le nombre de tours N du moteur rotatif et l'angle d'inclinaison Ax est donnée par : Ax = Arctan (Dx/E) = Arctan (NO*P/E), avec : - Dx : le déplacement linéaire de l'extrémité de la vis 22, - NO : le nombre de tours effectués par le moteur 21, - P : le pas de la vis 22, - E : l'entraxe, la distance entre le point de contact de l'extrémité de la vis 22a et de la platine mobile et le centre de rotation de la platine mobile Dans un mode de réalisation, le moteur 21 est un moteur pas à pas. Dans ce cas, la relation entre le nombre de pas du moteur rotatif et l'angle d'inclinaison Ax est donné par : Ax = Arctan (NO*P/E) = Arctan[(N*P)/(E*T)], avec : - T : nombre de pas par tours du moteur 21 - N : nombre de pas effectués par le moteur 21 Inversement, le nombre de pas du moteur nécessaire pour obtenir une inclinaison Ax souhaitée est donné par la relation : N = tan(Ax)*E/(P/T).

Dans un exemple numérique, on considère un moteur de T = 200 pas par tours, un pas de vis P = 0.5 mm pour la vis 22 et un entraxe E = 80 mm. Pour chaque pas du moteur, on obtient ainsi un déplacement de la vis D = 0.0025 mm et une inclinaison correspondante Ax de la platine de 0.00179°. Ceci correspond, à 10 m du niveau laser, à un déplacement du faisceau laser de 0.3125 mm.

Inversement, dans les mêmes conditions, pour obtenir une inclinaison Ax de 0.6°, N = 335 pas sont nécessaires. L'erreur sur l'inclinaison Ax est de 1 pas, ce qui dans l'exemple correspond, à 10 m du niveau laser, une erreur de 0.3 mm. La précision de l'inclinaison peut être augmentée en augmentant le nombre N de pas par tours du moteur, en le faisant travailler par demi-pas, en diminuant le pas P de la vis ou en augmentant l'entraxe E. Par ailleurs, avec l'invention, l'inclinaison peut être de l'ordre de -10 à + 10 degrés, bien plus importante qu'avec des nivelles. Elle ne dépend pas de la plage de fonctionnement limitée d'une nivelle, mais seulement de la course des moteurs 21, 25. Egalement, avec lo l'invention, le niveau laser peut être mis en position, selon une inclinaison souhaitée, en une unique étape de commande des moteurs 21, 25. Dans un autre mode de réalisation, le moteur rotatif est un moteur à courant continu associé à un codeur optique permettant d'imposer au moteur une rotation d'un nombre prédéterminé de tours. 15 Dans le cadre de l'invention, l'angle d'inclinaison souhaité peut être quelconque. La plage de fonctionnement maximale est fonction de la course du moteur linéaire et de l'entraxe E. Avec l'invention, sur une plage de fonctionnement de - 10 à + 10 degrés, une précision de l'ordre de 0.002 degré peut être obtenue. L'angle d'inclinaison peut être fixé par l'utilisateur, par exemple par l'intermédiaire 20 d'un boîtier de commande ou d'une télécommande. Dans une variante, le niveau selon l'invention comprend également un mesureur d'angle, apte à mesurer les angles AxO, Ay0 de la platine mobile par rapport au champ gravitationnel selon les axes X et Y. Les angles mesurés AxO, Ay0 par le mesureur d'angle peuvent être utilisés lors du démarrage du niveau laser, pour 25 mettre de niveau le niveau laser en une seule étape de déplacement de la platine laser 10 et sans l'aide de nivelle. Il suffit pour cela de commander une rotation des moteurs correspondant à des angles -AxO, -Ay0 opposés aux angles mesurés par le mesureur d'angles. Les angles mesurés par le mesureur d'angles peuvent également être utilisés pour incliner la platine sans passer par une mise à l'horizontal de la platine. Il suffit pour cela de commander directement une inclinaison de la platine des angles Ax-AXO et Ay-Ay0 respectivement, Ax, Ay étant les angles d'inclinaison souhaités et AxO, Ay0 étant les angles mesurés initialement par le mesureur d'angles.

Le niveau laser selon l'invention peut être complété par un jeu de nivelles, une selon chaque axe X, Y (seule la nivelle 30 parallèle à l'axe X est représentée sur les figures), pour une mise de niveau initiale du niveau laser, avec une commande des moteurs 21, 25 par tâtonnement. Il devient alors possible, avec l'invention, d'incliner le niveau laser d'un angle souhaité à partir de la position de référence déterminée à l'aide des nivelles, ce qui permet d'avoir une meilleure précision.

Claims

REVENDICATIONS1. Niveau laser comprenant un module laser pour générer un faisceau laser, un axe du dit module laser étant mobile en rotation par rapport à un centre de rotation fixe (C) du dit axe du module laser, et un module d'inclinaison pour incliner le module laser par rapport à un axe de référence (X, Y) horizontal d'un angle inclinaison souhaité (Ax, Ay), le module d'inclinaison comprenant : - un moteur linéaire (20) comprenant une extrémité mobile (22a) reliée au module laser, et - un module de commande pour commander un déplacement linéaire de l'extrémité mobile du moteur linéaire selon un axe du moteur linéaire, une longueur du dit déplacement selon un axe perpendiculaire à l'axe de référence étant fonction de l'angle d'inclinaison souhaité, l'axe de référence (X, Y) passant par le centre de rotation (C) et l'axe du moteur linéaire.
2. Niveau laser selon la revendication 1, dans lequel le premier moteur linéaire (20) comprend un moteur rotatif (21) et un système vis-écrou (22, 23) apte à transformer un mouvement de rotation du moteur rotatif en un mouvement de translation de l'extrémité mobile (22a), et dans lequel le module de commande fournit au moteur rotatif un signal de commande apte à entraîner le moteur rotatif d'un nombre de tours fonction de l'angle d'inclinaison souhaité (Ax).
3. Niveau laser selon la revendication 2, dans lequel le moteur rotatif (21) est : - un moteur pas à pas, ou - un moteur à courant continu associé à un codeur apte à mesurer un angle de rotation du moteur rotatif.
4. Niveau laser selon la revendication3, dans lequel le module de commande produit un signal de commande apte à entraîner le moteur rotatif d'un nombre de tours égal à NO = tan(Ax)*E/P avec : - Ax, l'angle d'inclinaison souhaité, - P : un pas de la vis du système vis-écrou (22, 23), - E : une distance entre une extrémité de la vis (22a) et un centre de rotation du module laser.
5. Niveau laser selon l'une de revendications précédentes, dans lequel le module d'inclinaison est adapté pour incliner le module laser par rapport à un premier axe de référence X d'un premier angle d'inclinaison souhaité (Ax), et pour incliner le module laser par rapport à un deuxième axe de référence Y d'un deuxième angle d'inclinaison souhaité (Ay), dans lequel le module d'inclinaison comprend un premier moteur linéaire (20) relié au module laser, un deuxième moteur linéaire (25) relié au module laser, et dans lequel le module de commande est adapté pour commander un premier déplacement linéaire de l'extrémité mobile (22a) du premier moteur linéaire (20), une longueur du dit premier déplacement linéaire étant fonction du premier angle d'inclinaison souhaité (Ax), et pour commander un deuxième déplacement linéaire de l'extrémité mobile du deuxième moteur linéaire (25), une longueur du dit deuxième déplacement linéaire étant fonction du deuxième angle d'inclinaison souhaité (Ay), le premier axe de référence passant par le centre de rotation (C) et l'axe du premier moteur linéaire, le deuxième axe de rotation passant par le centre de rotation (C) et l'axe du deuxième moteur linéaire, le premier axe de référence et le deuxième axe de référence étant dans un plan horizontal.
6. Niveau laser selon l'une des revendications 2 à 5, comprenant une platine mobile (10) articulée par l'intermédiaire d'une rotule (12) montée rotative à l'extrémité d'un axe de fixation (11) à un bâti (40), dans lequel le premier moteur linéaire (20) comprend : - un premier moteur rotatif (21) fixé au bâti (40), un axe de rotation (U) du premier moteur étant parallèle à l'axe de fixation (11) de la platine mobile, et - un premier système vis-écrou comprenant un écrou (23) fixé au bâti et une vis (22) montée coulissante en translation sur l'axe du moteur rotatif et est entraînée en rotation par le moteur rotatif.5