FR2980568A1

FR2980568A1 - Optical measuring system for use in e.g. civil engineering field for interventions of underground railway structures, has evaluation circuit receiving signals from photosensors touched by flat beam to provide information of position of beam

Info

Publication number: FR2980568A1
Application number: FR1158685A
Authority: FR
Inventors: Frederic Dadoun; Didier Dupuis
Original assignee: LYNXPLUS
Current assignee: LYNXPLUS
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-03-29

Abstract

The system has a laser beam transmitter (1) for generating a flat laser beam (2). A target (3) is arranged with a frame (31), and a set of photosensors (32) is distributed on the frame. A set of coordinates of the photosensors is defined. An evaluation circuit (4) is connected with the target. The evaluation circuit receives signals from the set of photosensors touched by the flat laser beam to provide information (Saxi, Sbxj) of a position of the beam on the target.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un système de me- sure optique comprenant un émetteur de faisceau laser situé en un point de référence et une cible, placée en un autre point de référence, visée par le faisceau ainsi qu'un circuit d'exploitation recevant le signal représentant l'impact du faisceau laser sur la cible pour exploiter la position de l'impact. Etat de la technique Il est connu d'utiliser les lasers pour toutes sortes d'applications de métrologie et en particulier de faire des mesures de position à l'aide d'un faisceau laser dirigé sur un récepteur optoélectronique. Le principe consiste à mesurer le courant électrique généré par l'impact du faisceau sur la cible. Très schématiquement, la position du point d'impact se détermine en fonction de l'intensité des courants recueillis sur les côtés de la cible. Mais un tel système de mesure ne permet de détecter que le changement de position du point d'impact sur la cible (sur un plan parallèle à la surface de cette dernière) et non une rotation de cette dernière dans le même plan. Field of the Invention The present invention relates to an optical measuring system comprising a laser beam emitter located at a reference point and a target, placed at another reference point, targeted by the beam as well as a operating circuit receiving the signal representing the impact of the laser beam on the target to exploit the position of the impact. STATE OF THE ART It is known to use lasers for all kinds of metrology applications and in particular to make position measurements using a laser beam directed at an optoelectronic receiver. The principle is to measure the electric current generated by the impact of the beam on the target. Very schematically, the position of the point of impact is determined according to the intensity of the currents collected on the sides of the target. But such a measuring system can detect only the change of position of the point of impact on the target (on a plane parallel to the surface of the latter) and not a rotation of the latter in the same plane.

But de l'invention La présente invention a pour but de développer un système de mesure optique utilisant un faisceau laser et une cible et permettant de détecter les variations de position et les rotations de la cible par rapport au faisceau laser, dans un plan perpendiculaire au trajet du faisceau, avec des moyens simples et précis. Le but de l'invention est aussi de pouvoir, à partir d'un seul faisceau laser référence, mesurer le déplacement de plusieurs cibles. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un système de mesure optique du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'il comprend : un émetteur de faisceau laser générant un faisceau plat, une cible constituée par un cadre muni de photo-capteurs répartis sur le cadre et dont les coordonnées sont définies, un circuit d'exploitation relié à la cible, recevant les signaux des photo-capteurs touchés par le faisceau pour donner une information de la position du faisceau sur la cible. Ce système permet de mesurer le déplacement de la cible par rapport au faisceau laser par principe fixe pour déterminer non seu- lement l'amplitude du déplacement mais également la variation angulaire de la cible. Ce système de mesure précis permet de surveiller des structures, ouvrages d'art, ouvrages géotechniques (par exemple dans le réseau ferroviaire, le métropolitain, etc...) en cours de travaux ou au voisinage desquels des travaux sont en cours. Il est en effet très important pour de telles applications de pouvoir quantifier l'impact des travaux sur la stabilité de la structure et de déceler des variations même très faibles qui peuvent avoir des con- séquences importantes sur le bon fonctionnement de l'installation sur- veillée. Suivant une caractéristique avantageuse, la cible est une forme rectangulaire ou carrée dont deux ou quatre côtés sont munis de rangées de photo-capteurs. OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to develop an optical measurement system using a laser beam and a target and making it possible to detect the position variations and the rotations of the target with respect to the laser beam, in a plane perpendicular to the beam path, with simple and precise means. The object of the invention is also to be able, from a single reference laser beam, to measure the displacement of several targets. DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION For this purpose, the subject of the invention is an optical measuring system of the type defined above characterized in that it comprises: a laser beam emitter generating a flat beam, a target formed by a frame provided with photo-sensors distributed on the frame and whose coordinates are defined, an operating circuit connected to the target, receiving the signals of the photo-sensors touched by the beam to give information of the position of the beam on the target. This system makes it possible to measure the displacement of the target relative to the laser beam by a fixed principle in order to determine not only the amplitude of the displacement but also the angular variation of the target. This precise measurement system makes it possible to monitor structures, structures, geotechnical structures (for example in the railway network, the metropolitan area, etc.) during works or in the vicinity of which works are in progress. It is indeed very important for such applications to be able to quantify the impact of the work on the stability of the structure and to detect even very small variations which can have important consequences for the proper functioning of the installation. vigil. According to an advantageous characteristic, the target is a rectangular or square shape of which two or four sides are provided with rows of photo-sensors.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, le sys- tème se compose d'un émetteur de faisceau laser générant un faisceau formé d'un seul faisceau élémentaire plat ou de deux faisceaux élémentaires croisés faisant, entre eux, un dièdre de 90°. Bien que la cible puisse ne comporter des rangées de photo-capteurs que sur deux côtés, de préférence deux côtés opposés, il est avantageux de disposer de rangées de photo-capteurs sur les quatre côtés de la cible constituée par un cadre rectangulaire ou carré. Cela permet au circuit d'exploitation de déterminer la position des quatre points d'intersection entre le faisceau croisé et le cadre de la cible pour exploiter cette information de position. Le faisceau laser croisé permet de détecter simplement et de manière fiable un déplacement et une rotation de la cible dans un plan parallèle à sa surface. Le déplacement est détecté de manière redondante par l'intersection de chaque faisceau élémentaire avec la cible : le déplacement perpendiculairement au fais- ceau correspond au déplacement de l'intersection de la trace des deux faisceaux élémentaires sur la cible. La rotation est elle aussi mesurée de manière redondante puisque les deux traces, celle de chacune des faisceaux élémentaires servira à la mesure du déplacement angulaire de la cible par rapport au faisceau. According to another advantageous characteristic, the system consists of a laser beam emitter generating a beam formed of a single flat elementary beam or two crossed elementary beams forming between them a dihedron of 90 °. Although the target may comprise rows of photo-sensors only on two sides, preferably two opposite sides, it is advantageous to have rows of photo-sensors on the four sides of the target constituted by a rectangular or square frame. This allows the operating circuit to determine the position of the four intersection points between the cross beam and the target frame to exploit this position information. The crossed laser beam makes it possible to simply and reliably detect a displacement and a rotation of the target in a plane parallel to its surface. The displacement is detected redundantly by the intersection of each elementary beam with the target: the displacement perpendicular to the beam corresponds to the displacement of the intersection of the trace of the two elementary beams on the target. The rotation is also measured redundantly since the two traces, that of each of the elementary beams will be used to measure the angular displacement of the target relative to the beam.

De manière avantageuse, pour augmenter l'autonomie du système de mesure, notamment si celui-ci est éloigné d'une source d'alimentation électrique utilisable, l'émetteur génère un faisceau suivant une fréquence réglable. Cette fréquence est réglée en fonction de la vitesse d'évolution du phénomène responsable du déplacement des cibles. Si cette évolution est rapide, la fréquence sera plus élevée que si l'évolution prévisible est très lente. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le sys- tème se compose d'une succession de cibles dans l'alignement du même faisceau laser. Les différentes cibles matérialisent les points dont le dé- placement doit être quantifié ; chacune est reliée à un circuit d'exploitation pour détecter le mouvement de chaque position. Chaque cible a ses rangées de photo-capteurs situées en dehors de l'angle solide défini par l'émetteur et le cadre de la cible directement en amont. La combinaison d'un seul faisceau laser et de plusieurs cibles installées en cascade permet de déterminer les variations de posi- tion relatives des différentes cibles et de corroborer des résultats ou de faire des contrôles croisés en comparant les différentes positions relatives de la trace du faisceau laser sur les différentes cibles. Cela permet également de détecter pratiquement simultanément l'évolution de diffé- rents points surveillés. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'émetteur et la cible sont installés dans une enceinte protégeant le faisceau contre l'influence des phénomènes extérieurs sur le faisceau laser. Le fait que l'émetteur et la ou les cibles soient installés dans une enceinte les protégeant contre l'influence de l'environnement, (en particulier les rayonnements parasites ou la perturbation ou l'atténuation du faisceau laser par la pluie, la neige ou le brouillard...) permet de garantir la fiabilité des signaux recueillis dans le circuit d'exploitation et donc de garantir le fonctionnement du système en cas d'installation sur un site extérieur. Advantageously, to increase the autonomy of the measurement system, especially if it is remote from a usable power source, the transmitter generates a beam at an adjustable frequency. This frequency is adjusted according to the speed of evolution of the phenomenon responsible for moving the targets. If this evolution is rapid, the frequency will be higher than if the foreseeable evolution is very slow. According to another advantageous characteristic, the system consists of a succession of targets in the alignment of the same laser beam. The different targets materialize the points whose displacement must be quantified; each is connected to an operating circuit for detecting the movement of each position. Each target has its rows of photo-sensors located outside the solid angle defined by the transmitter and the frame of the target directly upstream. The combination of a single laser beam and several cascaded targets can be used to determine the relative positional variations of the different targets and to corroborate results or to cross-check by comparing the different relative positions of the beam trace. laser on the different targets. This also makes it possible to detect the evolution of different monitored points almost simultaneously. According to another advantageous characteristic, the transmitter and the target are installed in an enclosure protecting the beam against the influence of external phenomena on the laser beam. The fact that the transmitter and the target (s) are installed in an enclosure protecting them against the influence of the environment, (in particular parasitic radiation or the disturbance or attenuation of the laser beam by rain, snow or the fog ...) makes it possible to guarantee the reliability of the signals collected in the operating circuit and thus to guarantee the operation of the system in case of installation on an external site.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation d'un système de mesure optique selon l'invention représenté dans les dessins annexés dans les- quels : la figure 1 est un schéma d'un premier mode de réalisation de l'invention, la figure lA est une vue de face de la cible du système de mesure optique de la figure 1, la figure 2 montre un faisceau croisé d'un autre mode de réalisa- tion d'un système de mesure optique selon l'invention, la figure 2A montre la trace du faisceau croisé de la figure 2 sur une cible, la figure 3 est une vue isométrique d'une cible pour le système de mesure optique à faisceau croisé, la figure 3A montre la trace du faisceau sur la cible de la figure 3, les figures 4A, B, C montrent trois exemples de décalage de la cible par rapport à l'émetteur générant le faisceau laser, la figure 5 est un schéma d'un autre exemple de réalisation de sys- tème de mesure optique selon l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un premier mode de réalisation d'un système de mesure optique selon l'invention composé d'un émetteur 1 générant un faisceau laser plat 2, c'est-à-dire contenu en principe dans un plan, et d'une cible 3 constituée par un cadre 31 (c'est à dire que la surface de la cible est « sans matière ») muni de photo-capteurs 32 répartis suivant deux lignes Ax, Bx. L'émetteur 1 de faisceau laser 2 et la cible 3 sont reliés à un circuit d'exploitation 4 lui-même associé par une liaison par câble ou sans câble à une centrale de commande 5 qui uti- lise les informations obtenues pour commander des actions, déclencher des alarmes, transmettre des informations vers des utilisateurs, afficher les informations et/ou les enregistrer. L'émetteur de faisceau laser 1 est relié au circuit d'exploitation 4 qui commande l'émission du faisceau laser, de manière continue ou suivant une fréquence réglée. L'émetteur 1 est associé à une position P1 définie de manière précise si le système de mesure optique doit faire des mesures absolues ou une position non définie de manière précise si le système de mesure optique fait des mesures relatives. Drawings The present invention will be described in more detail below with the aid of exemplary embodiments of an optical measuring system according to the invention shown in the accompanying drawings in which: FIG. In a first embodiment of the invention, FIG. 1A is a front view of the target of the optical measuring system of FIG. 1, FIG. 2 shows a crossed beam of another embodiment of FIG. 2A shows the trace of the crossed beam of FIG. 2 on a target, FIG. 3 is an isometric view of a target for the optical cross-beam measuring system, the FIG. 3A shows the trace of the beam on the target of FIG. 3, FIGS. 4A, B, C show three examples of offset of the target with respect to the emitter generating the laser beam, FIG. 5 is a diagram of another exemplary embodiment of an optical measurement system according to the invention. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION FIG. 1 shows a first embodiment of an optical measurement system according to the invention composed of a transmitter 1 generating a flat laser beam 2, that is to say content in principle in a plane, and a target 3 constituted by a frame 31 (that is to say that the surface of the target is "without material") provided with photo-sensors 32 distributed along two lines Ax, Bx. The laser beam transmitter 1 and the target 3 are connected to an operating circuit 4 itself associated by a cable connection or without a cable to a control unit 5 which uses the information obtained to control actions. , trigger alarms, transmit information to users, display information and / or save it. The laser beam transmitter 1 is connected to the operating circuit 4 which controls the emission of the laser beam, continuously or at a set frequency. Transmitter 1 is associated with a precisely defined position P1 if the optical measurement system is to make absolute measurements or an undefined position accurately if the optical measurement system is making relative measurements.

La cible 3 est associée à une seconde position P2. Cette position est en principe la position dont on veut mesurer ou surveiller les déplacements dans le temps. La cible 3 se compose du cadre 31 de forme a priori quelconque, par exemple rectangulaire, dont au moins deux côtés 31a, 31b sont garnis de lignes Ax, Bx de photo-capteurs 32 dont la position axi, bxj est définie de manière précise dans chaque ligne Ax, Bx. La cible 3 se limite en principe à un cadre porté par un pied 33 relié à la position P2. La cible 3 est, théoriquement par construction, placée dans un plan perpendiculaire à la direction d'émission du faisceau laser 2 et le système de mesure optique ainsi installé est destiné à mesurer les variations que subit la position P2. En fait, la cible 3 permet de déterminer, comme cela sera vu ensuite, les mouvements de la position P2 dans le plan de la cible. Les mouvements vers l'avant ou vers l'arrière du plan initial de la cible ne sont pas pris en compte. Ils peuvent être obtenus en faisant des mesures dans un plan transversal au plan passant par l'émetteur du faisceau laser avec un second système optique comme celui décrit ci-dessus. Le faisceau laser 2 coupe la cible 3, plane, suivant une trace sous la forme de la droite D d'intersection du plan du faisceau laser et de la cible. Cette droite D est définie par la détection des photo- capteurs aux points d'intersection du plan du faisceau avec les lignes Ax, Bx des photo-capteurs 32. La figure 1 représente des exemples de points d'intersection par les photo-capteurs axi, bxj dont la position est connue. La cible 3 reliée au circuit d'exploitation 4 transmet les coordonnées axi, bxj des capteurs par les signaux Saxi, Sbxj utilisés pour déterminer la position de la droite dans le plan de la cible 3. Cette position peut être comparée à une position de référence s'il s'agit d'une mesure relative ou à une position absolue pour fournir des valeurs de mesure absolues. L'exploitation est faite dans le circuit d'exploitation 4 par un calculateur 41 appliquant un programme 42 pour ensuite affi- cher les informations ou les résultats des comparaisons sur un écran 43, pour les imprimer, les enregistrer ou les transmettre par le terminal de transmission 44 à la centrale de commande ou de gestion 5. La simple exploitation par le calcul de la position ou de l'évolution de la position de la droite D sur les lignes de photo-capteurs Ax, Bx permet de connaître l'évolution de la position de la droite D et donc de la position P2 pour faire les actions appropriées pour corriger cette évolution. Les mesures peuvent être faites de manière répétée cycli- quement, à un intervalle déterminé, de préférence fixé. Les signaux peuvent également être traités pour être comparés à des seuils qu'ils ne doivent pas dépasser ou à une plage de valeur dans laquelle les variations de position de la droite sur la cible peuvent évoluer sans déclencher de signal particulier envoyé en centre de décision. Target 3 is associated with a second position P2. This position is in principle the position to be measured or monitored over time. The target 3 consists of the frame 31 of any prior shape, for example rectangular, of which at least two sides 31a, 31b are lined with lines Ax, Bx photo-sensors 32 whose position axi, bxj is defined accurately in each line Ax, Bx. The target 3 is limited in principle to a frame carried by a foot 33 connected to the P2 position. The target 3 is, theoretically by construction, placed in a plane perpendicular to the direction of emission of the laser beam 2 and the optical measurement system thus installed is intended to measure the variations undergone by the position P2. In fact, the target 3 makes it possible to determine, as will be seen next, the movements of the position P2 in the plane of the target. The forward or backward movements of the target's initial plan are not taken into account. They can be obtained by measuring in a plane transverse to the plane passing through the emitter of the laser beam with a second optical system such as that described above. The laser beam 2 intersects the target 3, plane, in a trace in the form of the line D of intersection of the plane of the laser beam and the target. This line D is defined by the detection of the photo-sensors at the points of intersection of the plane of the beam with the lines Ax, Bx of the photo-sensors 32. FIG. 1 represents examples of points of intersection by the photo-sensors axi , bxj whose position is known. The target 3 connected to the operating circuit 4 transmits the coordinates axi, bxj of the sensors by the signals Saxi, Sbxj used to determine the position of the line in the plane of the target 3. This position can be compared to a reference position if it is a relative measurement or an absolute position to provide absolute measurement values. The operation is done in the operating circuit 4 by a computer 41 applying a program 42 to then display the information or the results of the comparisons on a screen 43, to print them, to record them or to transmit them via the terminal. transmission 44 to the central control or management 5. The simple exploitation by calculating the position or the evolution of the position of the line D on the lines of photo-sensors Ax, Bx makes it possible to know the evolution of the position of the line D and therefore of the position P2 to do the appropriate actions to correct this evolution. Measurements can be made repeatedly cyclically at a fixed, preferably fixed, interval. The signals can also be processed to be compared to thresholds that must not be exceeded or to a range of values in which the variations of position of the line on the target can evolve without triggering a particular signal sent to a decision center.

La figure 1 A montre un mode de réalisation d'une cible 3 telle que celle du système de la figure 1. La cible 3 se compose d'un cadre 31 porté par un pied 33 ou un support muni d'un organe de réglage en position 34 qui fonctionne en translation suivant deux axes xy et en rotation R pour régler le cas échéant la position du cadre et son orientation par rapport à une orientation de référence et de la nature des mesures à effectuer ou encore d'une position de référence définie par le faisceau laser 2. Le cadre 31 a sur deux côtés 31a, 31b, une ligne Ax, Bx de photo-capteurs 32. Bien que de façon simple, le cadre 31 soit de préférence rectangulaire (ou carré) avec des capteurs 32 situés sur deux côtés opposés 31a, 31b, ces capteurs peuvent également être si- tués sur deux côtés adjacents faisant entre eux un angle qui, ici, est un angle droit. Dans l'exemple, les lignes Ax, Bx sont des segments de droite avec les photo-capteurs représentés par de petits cercles 32. FIG. 1A shows an embodiment of a target 3 such as that of the system of FIG. 1. The target 3 consists of a frame 31 carried by a foot 33 or a support equipped with a regulating member. position 34 which operates in translation along two xy axes and in rotation R to adjust the position of the frame and its orientation relative to a reference orientation and the nature of the measurements to be performed or to a defined reference position, if necessary by the laser beam 2. The frame 31 has on two sides 31a, 31b, a line Ax, Bx photo-sensors 32. Although in a simple manner, the frame 31 is preferably rectangular (or square) with sensors 32 located on two opposite sides 31a, 31b, these sensors can also be located on two adjacent sides forming between them an angle which here is a right angle. In the example, the lines Ax, Bx are straight segments with the photo-sensors represented by small circles 32.

Seuls certains des photo-capteurs sont figurés. Les deux lignes Ax, Bx ont de préférence chacune un photo-capteur de référence ax., bxo définissant une droite de référence VV permettant de positionner et d'orienter initialement le cadre par rapport au faisceau laser. En fait, ces photo-capteurs 32 peuvent être intégrés dans une ligne de photo- capteurs réalisée en technique des semi-conducteurs. Les photo- capteurs sont des phototransistors, des photodiodes ou autres composants photo-capteurs électroniques de ce type. Chaque ligne Ax, Bx est reliée au circuit d'exploitation 4 pour lui envoyer les signaux Saxi, Sbxj correspondant à la sollicitation des photo-capteurs touchés par le faisceau laser 2. Le support 33 est relié au cadre 3 par l'intermédiaire de l'organe de réglage de position et d'orientation 34 qui, si cela est nécessaire pour les mesures, permet de positionner de manière précise le cadre 31 par rapport à l'orientation de référence donnée par le faisceau laser 2. Pour ce réglage, on oriente le cadre 31 pour que sa ligne de réfé- rence VV soit parallèle au plan du faisceau laser et on place la ligne de référence VV sur la droite non représentée, d'intersection du faisceau laser 2 et du cadre 3. Ce positionnement initial permet de faire ensuite des mesures absolues de décalage et d'inclinaison de la cible. Only some of the photo-sensors are figured. The two lines Ax, Bx preferably each have a reference photoresist ax., Bxo defining a reference line VV for positioning and initially orienting the frame relative to the laser beam. In fact, these photo-sensors 32 can be integrated in a line of photosensors made in semiconductor technology. The photo-sensors are phototransistors, photodiodes or other electronic photo-sensor components of this type. Each line Ax, Bx is connected to the operating circuit 4 to send signals Saxi, Sbxj corresponding to the solicitation of the photo-sensors affected by the laser beam 2. The support 33 is connected to the frame 3 via the a position and orientation adjusting member 34 which, if necessary for the measurements, makes it possible to accurately position the frame 31 with respect to the reference orientation given by the laser beam 2. For this adjustment, The frame 31 is oriented so that its reference line VV is parallel to the plane of the laser beam and the reference line VV is placed on the straight line, not shown, of intersection of the laser beam 2 and the frame 3. This initial positioning allows then make absolute measurements of offset and tilt of the target.

L'organe de positionnement et d'orientation 34 comporte des éléments de réglage rapide pour un réglage grossier et des éléments de réglage fin pour le réglage de précision. Ces moyens ne sont pas détaillés. Le réglage grossier peut se faire à vue en se repérant sur la trace du faisceau laser 2 et sur la ligne de référence du cadre 31 que l'on fait coïncider avec la trace du faisceau laser. Le réglage fin, s'il n'est pas suffisamment précis à l'oeil nu, se fait à partir des signaux fournis par les photo-capteurs 32, c'est-à-dire des signaux différentiels de position taxi, 8bxj par rapport aux photo-capteurs de référence ax., bx. du cadre. Dans l'exemple, on a représenté la droite D 1 qui correspond à l'intersection du faisceau laser avec la cible pour une première position de la cible 3 et de son cadre 32. La droite D1 est repérée par ses coordonnées axl, bxl. The positioning and orientation member 34 includes quick adjustment elements for coarse adjustment and fine adjustment elements for fine adjustment. These means are not detailed. The coarse adjustment can be done on sight by locating on the trace of the laser beam 2 and on the reference line of the frame 31 which is made to coincide with the trace of the laser beam. The fine adjustment, if it is not sufficiently accurate with the naked eye, is made from the signals provided by the photo-sensors 32, that is to say the differential position signals taxi, 8bxj compared to the reference photo-sensors ax., bx. of the frame. In the example, there is shown the line D 1 which corresponds to the intersection of the laser beam with the target for a first position of the target 3 and its frame 32. The line D1 is identified by its coordinates axl, bxl.

La figure lA montre également une seconde droite D2 correspondant à une autre intersection de la cible 3 et du faisceau laser 2 traduisant un déplacement de la cible 3. Cette droite D2 est repérée par les photo-capteurs ax2, bx2 sollicités par le faisceau laser 2 donnant les signaux Sax2, Sbx2 engendrés par l'activation des deux photo- capteurs 32. On a ainsi représenté le changement de position relative de la cible 31 placée au point P2 par rapport au faisceau laser 2. En réalité, le faisceau laser est, par principe, le plan réfé- rence et la cible se déplace par rapport à ce plan. Le déplacement de la droite passant de la position D 1 à la position D2 doit donc être considé- ré comme un déplacement relatif, la cible 3 s'étant déplacée par rapport à la position fixe du faisceau laser 2. S'agissant d'une mesure relative, seule importe l'amplitude du déplacement relatif et non pas sa mesure absolue. De ce fait, l'éventuelle position initiale de la droite d'intersection du faisceau et de la cible est sans importance dans la mesure où le faisceau laser, en position initiale de la cible, coupe la ligne Ax, Bx de photo-capteurs 32 suivant un angle, de préférence aussi proche que possible d'un angle droit, pour avoir l'intersection la plus précise possible entre le faisceau et les rangées de photo-capteurs Ax, Bx de la cible. Ensuite, la position de la cible 3 peut évoluer par transla- tion dans la direction horizontale et dans la direction verticale VV et en rotation. Cela se traduit par l'inclinaison de la droite d'intersection. Ces différentes positions, tant de déplacement en transla- tion que de rotation, se déterminent simplement par le calcul exécuté par le programme 42 du circuit d'exploitation à partir des coordonnées ax 1, bx 1, ax2, bx2 et ainsi de suite. Selon les figures 2, 2A, 3, 3A, un second mode de réalisa- tion de l'invention du système de mesure optique utilise un faisceau la- ser « en croix » 120 constitué par la combinaison de deux faisceaux élémentaires 121, 122, chacun étant plan, et les deux faisceaux se coupant suivant un certain angle (dièdre), de préférence deux faisceaux élémentaires dans deux plans perpendiculaires. Ce faisceau croisé 120 est représenté schématiquement à la figure 2. FIG. 1A also shows a second line D2 corresponding to another intersection of the target 3 and the laser beam 2 translating a displacement of the target 3. This line D2 is marked by the photo-sensors ax2, bx2 biased by the laser beam 2 giving the signals Sax2, Sbx2 generated by the activation of the two photo-sensors 32. It has thus been represented the change of relative position of the target 31 placed at the point P2 with respect to the laser beam 2. In reality, the laser beam is, in principle, the reference plane and the target move with respect to this plane. The displacement of the straight line from the position D 1 to the position D 2 must therefore be considered as a relative displacement, the target 3 having moved with respect to the fixed position of the laser beam 2. Relative measure, only the amplitude of the relative displacement and not its absolute measure. Therefore, the possible initial position of the line of intersection of the beam and the target is of no importance insofar as the laser beam, in the initial position of the target, intersects the line Ax, Bx of photo-sensors 32 at an angle, preferably as close as possible to a right angle, to have the most accurate intersection possible between the beam and the rows of photo-sensors Ax, Bx of the target. Then, the position of the target 3 can evolve by translating in the horizontal direction and in the vertical direction VV and in rotation. This results in the inclination of the intersection line. These different positions, both translational and rotational displacement, are simply determined by the calculation executed by the program 42 of the operating circuit from the coordinates ax 1, bx 1, ax2, bx2 and so on. According to FIGS. 2, 2A, 3, 3A, a second embodiment of the invention of the optical measuring system uses a "cross" laser beam 120 constituted by the combination of two elementary beams 121, 122, each being plane, and the two beams intersecting at an angle (dihedron), preferably two elementary beams in two perpendicular planes. This crossed beam 120 is shown schematically in FIG.

Bien qu'en principe, on puisse utiliser un tel faisceau la- ser 120 avec une cible 3 ayant seulement deux lignes de photo-capteurs Ax, Bx comme celles des figures 1, 1A, à condition que les deux faisceaux élémentaires coupent les deux lignes, c'est-à-dire que la cible de la figure lA soit pratiquement pivotée de 45° par rapport à sa position représentée à la figure 1A, il est préférable d'utiliser une cible 130 for- mée d'un cadre 131 rectangulaire ou carré et dont les quatre côtés 131a, 131b sont équipés de lignes Ax, Bx, Cx, Dx de photo-capteurs (figure 3). Ainsi, l'un des faisceaux élémentaires 121 du faisceau croisé 120 est associé aux lignes de photo-capteurs Ax, Bx, et l'autre 122, aux lignes de photo-capteurs Cx, Dx. Cela suppose que le pivotement relatif de la cible 130 par rapport au faisceau laser croisé 120, ne sera pas supérieur à un certain angle, par exemple à 45° pour une cible constituée par un cadre carré, ce qui est généralement le cas. Although in principle, such a laser beam 120 may be used with a target 3 having only two lines of photo-sensors Ax, Bx, such as those of FIGS. 1, 1A, provided that the two elementary beams intersect the two lines. i.e., the target of FIG. 1A is substantially rotated by 45 ° with respect to its position shown in FIG. 1A, it is preferable to use a target 130 formed of a rectangular frame 131 or square and whose four sides 131a, 131b are equipped with lines Ax, Bx, Cx, Dx photo-sensors (Figure 3). Thus, one of the elementary beams 121 of the crossed beam 120 is associated with the photo-sensor lines Ax, Bx, and the other 122 with the lines of photo-sensors Cx, Dx. This assumes that the relative pivoting of the target 130 relative to the crossed laser beam 120, will not be greater than a certain angle, for example 45 ° for a target constituted by a square frame, which is generally the case.

Selon la figure 2A, le faisceau 120 génère une ligne d'intersection théorique D et une ligne d'intersection théorique A coupant respectivement les lignes de photo-capteurs Ax, Bx et Cx, Dx. Les coordonnées des points d'intersection ax 1, bx 1, cx 1, dx 1 sont transmises sous la forme de signaux Sax 1, Sbx 1, Scx 1, Sdx 1 au circuit d'exploitation 4 qui détermine ainsi la position du faisceau, c'est-à-dire la position des deux droites D et A, et le cas échéant la position de l'intersection 0 de ces deux droites sur la cible 130. Cela permet de déterminer simplement le déplacement du centre O par rapport à un point de référence, par exemple par rapport au centre O. du faisceau, et aussi l'inclinaison cc de la cible par rapport au faisceau. Il s'agit par exemple de l'inclinaison de la droite A par rapport à une direction de référence représentée à la figure 2A par une ligne horizontale qui est en fait la droite A basculée dans sa position relative. Comme dans le cas plus simple des figures 1, 1A, on peut effectuer une mesure absolue ou une mesure relative, cette dernière étant en pratique la plus fréquente. Toujours en fonction de l'évolution de l'orientation de la cible 130 par rapport au faisceau, qui par principe est immobile, on détermine les mouvements de la position P2 et on prend des actions appropriées. According to FIG. 2A, the beam 120 generates a theoretical intersection line D and a theoretical intersection line A respectively intersecting the lines of photo-sensors Ax, Bx and Cx, Dx. The coordinates of the intersection points ax 1, b 1, c 1, d 1 are transmitted in the form of signals Sax 1, Sb 1, Sc 1, Sd 1 to the operating circuit 4, which thus determines the position of the beam, that is to say the position of the two straight lines D and A, and where appropriate the position of the intersection 0 of these two lines on the target 130. This makes it possible to simply determine the displacement of the center O with respect to a reference point, for example with respect to the center O. of the beam, and also the inclination cc of the target with respect to the beam. This is for example the inclination of the line A with respect to a reference direction shown in Figure 2A by a horizontal line which is in fact the right A tilted in its relative position. As in the simplest case of FIGS. 1, 1A, it is possible to perform an absolute measurement or a relative measurement, the latter being in practice the most frequent. Still according to the evolution of the orientation of the target 130 with respect to the beam, which in principle is immobile, the movements of the position P2 are determined and appropriate actions are taken.

La figure 3A montre sous une autre forme, la détection du faisceau croisé fixe, orienté suivant la direction horizontale HH et la direction verticale VV par la cible 130 à cadre carré 131 mettant en évidence le déplacement du centre O de la cible et son inclinaison cc par rapport au faisceau 120 (121, 122). FIG. 3A shows in another form, the detection of the fixed cross beam, oriented in the horizontal direction HH and the vertical direction VV by the target 130 with square frame 131 highlighting the displacement of the center O of the target and its inclination cc relative to the beam 120 (121, 122).

Les figures 4A, 4B, 4C montrent différents exemples de déplacement de la cible 3 par rapport à la position initiale pour laquelle la médiane MM du cadre 31 coïncide avec la direction VV du faisceau laser 2 ou de son faisceau élémentaire 121. A la figure 4A, il y a eu sim- pleurent translation de la cible 3, (31), c'est-à-dire de la position P2. Dans le cas de la figure 4B, il y a eu translation et inclinaison de la cible 3, (31) dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Dans le cas de la figure 4C, il y a eu déplacement et inclinaison dans le sens des aiguilles d'une montre. Ces figures sont tracées dans le repère fixe défi- ni par le faisceau laser 2 ou le faisceau élémentaire 121 du faisceau croisé 120. La figure 5 montre un autre exemple d'une installation de mesure optique utilisant un émetteur de faisceau laser 200, par exemple plan ou un faisceau croisé 220. Ce faisceau est dirigé sur trois cibles 230a, 230b, 230c associées chacune à une position P2, P3, P4, l'émetteur de faisceau 1 étant à la position Pl. Les cibles ont la particularité d'être toutes semblables. On joue sur la caractéristique particulièrement avantageuse que les cibles ont pour forme un cadre ( et non une surface pleine). La première cible 230a est touchée par le faisceau laser 220 qui continue son chemin (au travers de la cible) pour venir impac- ter la cible 230b puis la cible 230c. Cette installation permet de surveiller séparément chacune des positions P2, P3, P4 ou de faire une surveillance comparée pour détecter l'évolution différentielle des trois positions P2, P3, P4 par rapport au faisceau laser qui est supposé im- mobile. Les autres éléments de l'installation sont analogues à ceux du premier mode de réalisation. Les cibles 230a, 230b, 230c et l'émetteur 1 sont reliés au circuit d'exploitation 4 qui gère le fonctionnement de l'émetteur et recueille les signaux fournis par les cibles. Ces signaux sont traités dans le circuit d'exploitation et les informations sont soit affichées, soit envoyées à un centre de gestion 5 qui contrôle et surveille l'évolution des positions Pl, P2, P3 ainsi surveillées. Suivant une variante représentée seulement à la figure 5, l'émetteur de faisceau 200 et la ou les cibles 230a, 230b, 230c recevant le faisceau sont installés dans une enceinte 240, notamment une en- ceinte tubulaire pour éviter la perturbation du faisceau 200 par du milieu extérieur tel que la pluie, le brouillard et autre lorsque l'installation de mesure optique est située en extérieur sur un chantier. La présente invention s'applique de manière générale à la surveillance et au contrôle de l'évolution ou du changement de position ou d'orientation d'éléments d'ouvrages d'art tels que des ponts, des voies ferroviaires ou autres ouvrages de ce type. La présente invention constitue un nouvel outil pour l'auscultation de tout type de structures à court, moyen et long terme. Ce système de mesure constitue une aide à l'analyse du risque. FIGS. 4A, 4B, 4C show various examples of displacement of the target 3 with respect to the initial position for which the median MM of the frame 31 coincides with the direction VV of the laser beam 2 or of its elementary beam 121. In FIG. 4A there has been a simple translation of the target 3, (31), that is to say of the position P2. In the case of Figure 4B, there has been translation and inclination of the target 3, (31) in the opposite direction of clockwise. In the case of Figure 4C, there has been movement and inclination in the direction of clockwise. These figures are plotted in the fixed reference frame defined by the laser beam 2 or the elementary beam 121 of the crossed beam 120. FIG. 5 shows another example of an optical measurement installation using a laser beam transmitter 200, for example 220. This beam is directed on three targets 230a, 230b, 230c each associated with a position P2, P3, P4, the beam transmitter 1 being in the P1 position. The targets have the particularity of being all similar. We play on the particularly advantageous feature that the targets have the form of a frame (and not a solid surface). The first target 230a is touched by the laser beam 220 which continues its path (through the target) to impinge the target 230b and then the target 230c. This installation makes it possible to separately monitor each of the positions P2, P3, P4 or to make a comparative monitoring to detect the differential evolution of the three positions P2, P3, P4 with respect to the laser beam which is supposed to be immobile. The other elements of the installation are similar to those of the first embodiment. The targets 230a, 230b, 230c and the transmitter 1 are connected to the operating circuit 4 which manages the operation of the transmitter and collects the signals provided by the targets. These signals are processed in the operating circuit and the information is either displayed or sent to a management center 5 which monitors and monitors the evolution of the positions P1, P2, P3 thus monitored. According to a variant shown only in FIG. 5, the beam emitter 200 and the target or targets 230a, 230b, 230c receiving the beam are installed in an enclosure 240, in particular a tubular enclosure to avoid the disturbance of the beam 200 by external environment such as rain, fog and other when the optical measurement system is located outdoors on a construction site. The present invention generally applies to the monitoring and control of the evolution or the change of position or orientation of structural works such as bridges, railway tracks or other structures of this type. type. The present invention is a new tool for the auscultation of any type of structures in the short, medium and long term. This measurement system is an aid to risk analysis.

NOMENCLATURE 1 Emetteur 2 Faisceau laser 3 Cible 4 Circuit d'exploitation 5 Centrale de commande ou de gestion 31 Cadre 32 Photo-capteurs 33 Pied 34 Organe de réglage de position 41 Calculateur 42 Programmes 43 Ecran 44 Terminal de transmission 120 Faisceau laser croisé 121 Faisceau élémentaire 122 Faisceau élémentaire 130 Cible 131 Cadre 132 Photo-capteurs 200 Emetteur de faisceau laser 220 Faisceau laser 230a Première cible 230b Deuxième cible 230c Troisième cible 240 Enceinte Ax Ligne de photo-capteurs Bx Ligne de photo-capteurs Cx Ligne de photo-capteurs Dx Ligne de photo-capteurs axi Position du photo-capteur ax byj Position du photo-capteur bxj axo Photo-capteur de référence de la ligne Ax bxo Photo-capteur de référence de la ligne Bx VV HH 13 du faisceau élé du faisceau élé MM Direction du faisceau laser / direction mentaire 121 0 Direction du faisceau laser / direction mentaire 122 P1 Médiane du cadre P2, P3, P4 Centre du faisceau laser Position de l'émetteur de faisceau laser Positions des cibles 10 NOMENCLATURE 1 Transmitter 2 Laser beam 3 Target 4 Operating circuit 5 Control panel or management unit 31 Frame 32 Photo-sensors 33 Feet 34 Position control unit 41 Computer 42 Programs 43 Screen 44 Transmission terminal 120 Cross-beam laser beam 121 Beam elementary 122 Elementary beam 130 Target 131 Frame 132 Photo-sensors 200 Laser beam transmitter 220 Laser beam 230a First target 230b Second target 230c Third target 240 Axis chamber Bx photo-sensor line Cx photo-sensor line Dx photo-sensor line Photo-sensor line axi Position of the photo-sensor ax byj Position of the photo-sensor bxj axo Photo-reference sensor of the line Ax bxo Photo-reference sensor of the line Bx VV HH 13 of the beam of the beam of the beam MM Direction of the laser beam / directional 121 0 Direction of the laser beam / direction 122 P1 Median of the frame P2, P3, P4 Center of the laser beam Position of the emitter laser beam Target positions 10

Claims

CLAIMS 1 °) Optical measurement system comprising a laser beam transmitter located at a reference point and a target placed at another reference point, targeted by the beam and an operating circuit receiving the signal representing the impact of the laser beam on the target to exploit the position of the impact, characterized in that it comprises - a laser beam emitter (1) generating a flat beam (2), - a target (3) constituted by a frame (31) provided with photo-sensors (32) distributed on the frame and whose coordinates are defined, - an exploitation circuit (4) connected to the target (3), receiving the signals from the photo-sensors (axi, bxj) touched by the beam (2) to give information (Saxi, Sbxj) of the position of the beam (2) on the target (3). Optical measurement system according to claim 1, characterized in that the beam is a cross beam (120) formed of two flat and crossed elementary beams (121, 122) and the operating circuit (4). determines the position of the four points of intersection between the cross beam (120) and the frame (131) of the target (130) to exploit this position information. Optical measurement system according to claim 2, characterized in that the two elementary beams (121, 122) constituting the crossed beam (120) form an angle of 90 ° between them. 4) Optical measuring system according to claim 1, characterized in that the frame comprises photo-sensors (32) distributed over its entire periphery. Optical measurement system according to claim 1, characterized in that the transmitter emits a laser beam (2, 210, 220) activated at an adjustable frequency. Optical measuring system according to claim 1, characterized in that the target (3, 130, 230a, 230b, 230c, 230d) is a rectangular or square shape with two or four sides provided with rows (Ax, Bx , Cx, Dx) of photo-sensors (32). Optical measurement system according to claims 1 and 2, characterized in that it consists of the laser beam emitter (200) generating a laser beam formed of a single flat elementary beam or two crossed elementary beams. (220), and a succession of targets (230a, 230b, 230c) in the alignment of the same laser beam, the different targets associated with positions (P1, P2, P3, P4) being connected to the operating circuit (4) to detect the movement of each position (P1, P2, P3). Optical measurement system according to claim 1, characterized in that the transmitter (1, 200) and the target (3, 130, 230a, 230b, 230c) are installed in an enclosure (240) protecting the beam against the influence of external phenomena on the laser beam. )