FR3029264A1 - Systeme portatif stabilise a inertie augmentee pour controler a distance l'orientation d'une camera, et ensemble pour la prise de vues comportant un tel systeme et une camera - Google Patents

Abstract

L'invention propose un système portatif stabilisé qui comporte un module mécanique articulé à trois axes comportant un mât de préhension (22), un étrier d'articulation (26) et une poignée de manœuvre (34) et des moyens de stabilisation dynamique du mât (22) autour de trois axes orthogonaux et concourants, et un module vidéo (200) pouvant être monté sur le mat en position haute ou en position basse.

Description

"Système portatif stabilisé à inertie augmentée pour contrôler à distance l'orientation d'une caméra, et ensemble pour la prise de vues comportant un tel système et une caméra" DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un système portatif stabilisé du type comportant une structure mécanique articulée, aussi appelée fixation à Cardan à trois axes, qui est par exemple utilisée par un opérateur de prises de vues au moyen d'une caméra professionnelle de cinéma et/ou une caméra vidéo. ETAT DE LA TECHNIQUE Pour la prise de vues au moyen d'une caméra mobile, il est connu d'utiliser une caméra installée sur un système portatif stabilisé de prise de vues, tel que par exemple celui composé notamment d'un harnais pour l'opérateur relié à un bras mécanique porteur et amortisseur lui-même relié à un ensemble pendulaire porteur de la caméra. L'ensemble pendulaire ou « Sied » est composé notamment d'un mât principal en forme de tube vertical, d'une plate-forme servant à porter la caméra à l'une de ses extrémités, d'un contrepoids à l'autre de ses extrémités et d'un système à cardan à trois axes de liberté qui est positionné sur le mât principal sensiblement au centre de gravité de l'ensemble pendulaire et qui est relié au bras mécanique porteur et amortisseur. Un tel système portatif stabilisé permet d'isoler la caméra 30 des mouvements indésirables du corps de l'opérateur lors de ses déplacements, tout en permettant à l'opérateur d'assurer le contrôle du cadrage.

La conception et l'utilisation de la structure mécanique articulée d'un tel système portatif montre que l'opérateur maintient une de ses deux mains sur le mât principal, à proximité de l'articulation à Cardan, sensiblement au centre de gravité de l'ensemble pendulaire. Cette main permet à l'opérateur, qui maintient finement et avec une grande sensibilité le mât principal, d'effectuer avec précision et sensibilité les mouvements nécessaires au cadrage de la caméra selon trois axes de liberté, respectivement l'axe de rotation panoramique droite et gauche (Pan), autour d'un axe vertical, l'axe de rotation panoramique haut et bas (Tilt), autour d'un axe horizontal, et l'axe de rotation tangage droite et gauche autour d'un troisième axe (Roll). L'autre main de l'opérateur empoigne fermement une poignée de manipulations de l'ensemble mécanique et lui permet de positionner le système portatif dans l'espace, avec la dynamique mécaniquement disponible du bras porteur et amortisseur, et selon trois axes de liberté, respectivement l'axe de translation haut et bas, l'axe de translation droite et gauche et l'axe de translation avant et arrière. Le travail de cette main consiste essentiellement à manipuler et à positionner avec fermeté la caméra dans l'espace. Une telle conception permet ainsi la mise en oeuvre du procédé de manipulation « à deux mains » aussi appelé « Two- handed technique ». L'un des impératifs de la conception de la structure articulée ou "Sied" est le positionnement du centre de rotation ou centre d'équilibrage dans une position accessible à l'opérateur. Dans une telle conception, la zone de manipulation du mât principal, située à proximité sous le centre d'équilibrage, offre une ergonomie optimale avec une accessibilité quasi parfaite et non restreinte à la main de l'opérateur, ce qui lui confère un contrôle optimal de manipulation selon les trois axes de cadrage.

L'ensemble du système est équilibré initialement de manière statique de telle façon que, par exemple, la caméra puisse être orientée dans n'importe quelle direction par des mouvements manuels légers à proximité du système à Cardan.

Notamment pour la manipulation d'une caméra vidéo de dimensions réduites et de poids réduit, il est apparu nécessaire de simplifier l'utilisation et le réglage statique du système portatif et de proposer des moyens pour réaliser une stabilisation dynamique tout en permettant à l'opérateur de ressentir des inerties équivalentes à celles pour un système connu de grandes dimensions. Il est aussi apparu un besoin de concevoir un système portatif stabilisé pour la commande ou le contrôle à distance d'un objet, telle qu'une caméra portée par un « opérateur-porteur » ou par tout type de véhicule motorisé, ou drone, et qui est commandée à distance par un « opérateur-cadreur », tout en disposant du mode d'utilisation et des sensations analogues à celles d'un système sur lequel la caméra est fixée à l'extrémité supérieure du mât principal.

Lorsque des moyens dynamiques sont ajoutés au système portatif initial, il est apparu nécessaire que la zone de manipulation du mât principal située à proximité sous le centre d'équilibrage offre la même ergonomie - avec une accessibilité quasi parfaite et non restreinte à la main de l'opérateur, ce qui lui confère un contrôle optimal de manipulation selon les trois axes de cadrage - qu'avec le système connu « Sied » de grandes dimensions. Lorsqu'une caméra est embarquée sur un support portatif motorisé et stabilisé, le système doit offrir la possibilité de réaliser des images parfaites, y compris dans des situations dans lesquelles l'opérateur de prise de vues est lui-même amené à se déplacer, par exemple en marchant, en courant, ou en étant lui-même embarqué dans un véhicule tel qu'un véhicule tout terrain.

Pour la mise en oeuvre de tels principes, on connait les enseignements du document US-A1-2010/0079101 (Sidman) qui ne permet plus la mise en oeuvre de la technique à deux mains telle qu'expliquée ci-dessus, ou du document US-A1-2014/0288694 (Wagner) dont la conception aboutit à un défaut d'ergonomie pour la mise en oeuvre d'une technique à deux mains. A ce jour, au regard des solutions existantes, il s'avère ainsi très difficile, voire impossible, à l'opérateur de prises de vue de contrôler le cadrage de la caméra sur ses trois axes Pan, Tilt et Roll par les moyens existants. En effet, que ce soit par l'opérateur de prises de vue lui-même ou par une personne extérieure via des moyens radiocommandés, les solutions connues font toujours appel à deux organes manuels de commandes du type « joysticks » ou à un joystick et un autre organe manuel de commande du type molette, pour pouvoir contrôler les trois axes de cadrage de la caméra. Un tel cadrage par l'opérateur au moyen de joysticks est imprécis, voire impossible si l'on veut avoir la maîtrise du cadrage sur les trois axes en même temps. Globalement, pour l'opérateur de prises de vues, il s'agit de contrôler des mouvements autour de six axes (trois axes de cadrage plus trois axes de mouvements de la caméra dans l'espace) en utilisant ses deux mains. Lorsque l'opérateur de prise de vues est aussi le porteur de la caméra, en prenant en compte ses déplacements personnels dans l'espace, il doit pouvoir contrôler les trois axes de cadrage. C'est le cas lorsque la caméra est une caméra lourde fixée sur un bras articulé classique de portage équilibré et sur une tête motorisée trois axes, ou bien lorsqu'une caméra plus petite et plus légère est portée directement par la structure mécanique articulée manipulée par l'opérateur.

Lorsqu'il y a deux personnes physiques, il y a un porteur qui porte la caméra et qui contrôle ses déplacements dans l'espace (par exemple selon la conception Sidman) et un opérateur de prise de vues proprement dit qui contrôle les trois axes de cadrage de la caméra et qui doit pouvoir bénéficier d'un » de commande à système stabilisé à inertie « augmentée distance de la caméra. Selon un autre exemple, la caméra peut être portée directement par un engin motorisé dont les déplacements dans l'espace sont pilotés à distance ou sont programmés, et l'opérateur prise de vues doit pouvoir bénéficier d'un système stabilisé à inertie « augmentée » de commande à distance de l'orientation de la caméra. L'invention vise à résoudre l'ensemble de ces problèmes tout en conservant la conception d'origine d'un module mécanique dit à Cardan et la technique de manipulation dite "à deux mains" des systèmes connus de grandes dimensions. BREF RESUME DE L'INVENTION L'invention propose un système portatif stabilisé qui comporte : a) une structure mécanique articulée comportant : - un mât principal de préhension, qui s'étend selon un premier axe vertical, et qui comporte une partie haute et une partie basse tubulaires creuses et coaxiales ; - un étrier d'articulation dont une extrémité proximale, en forme de fourche, est montée articulée, autour d'un deuxième axe horizontal transversal et concourant au premier axe, sur une partie intermédiaire du mât principal qui est intermédiaire axialement entre les parties haute et basse ; - et une poignée de manoeuvre dont une extrémité proximale est montée articulée sur une extrémité distale de l'étrier, autour d'un troisième axe orthogonal et concourant aux premier et deuxième axes ; b) et des moyens de stabilisation dynamique du mât principal autour des trois axes mutuellement orthogonaux et concourants en un centre de rotation, comportant : -- une unité de détection fournissant des signaux représentatifs des vitesses angulaires et du sens de rotation des mouvements du mât principal, autour de chacun des trois axes respectivement, qui sont induits par un opérateur qui agit (volontairement ou non) sur la poignée du système, et/ou qui sont induits par des perturbations extérieures ; -- des moyens générateurs de couple qui, en fonction desdits signaux, sont aptes à appliquer un couple autour de chacun des trois axes pour modifier les vitesses angulaires et/ou les sens de rotation des mouvements du mât principal autour de chacun des trois axes respectivement, système dans lequel les moyens générateurs de couples comportent : --- un premier moteur, pour appliquer un couple autour du premier axe, qui est logé à l'intérieur de la partie haute du mât principal ; --- un deuxième moteur, pour appliquer un couple autour du deuxième axe, qui est logé à l'intérieur de la partie intermédiaire du mât principal ; --- un troisième moteur, pour appliquer un couple autour du troisième axe, qui est agencé à l'interface entre l'étrier et la poignée et qui est logé à l'intérieur de ces deux composants. Selon d'autres caractéristiques du système : - le mât principal comporte : -- une tige centrale coaxiale dont une extrémité supérieure est liée en rotation à la partie haute mât principal, qui s'étend axialement à l'intérieur du mât principal, et dont l'extrémité inférieure est liée en rotation à la partie basse du mât principal ; -- et un corps central, coaxial rotatif, qui est monté libre en rotation, autour du premier axe vertical, à l'intérieur du mât principal, et qui comporte une partie centrale cylindrique annulaire située axialement entre la partie haute et la partie basse du mât principal pour constituer ladite partie intermédiaire, Dans lequel le premier moteur comporte un premier élément formant stator qui est lié en rotation au mât principal et un deuxième élément, coaxial au premier élément, formant rotor qui est lié en rotation à la partie haute du mât principal ; - le corps central comporte une pièce haute qui est guidé en rotation à l'intérieur de la partie haute et un tronçon bas qui est guidée en rotation à l'intérieur de la partie basse du mât principal; - la partie centrale cylindrique annulaire du corps central est réalisée en une seule pièce avec la pièce basse du corps central ; - le deuxième moteur est logé à l'intérieur de la partie centrale cylindrique annulaire du corps central ; - le deuxième moteur d'axe horizontal comporte un premier élément formant stator qui est fixé à la partie centrale cylindrique annulaire du corps central, et un deuxième élément, coaxial au premier élément, formant rotor qui est lié en rotation à un arbre horizontal de transmission de mouvement dont une extrémité est liée en rotation à l'une des deux branches de l'extrémité proximale de l'étrier en forme de fourche ; - le deuxième moteur est associé à un contrepoids d'équilibrage statique par rapport au centre de rotation qui est logé dans la partie centrale cylindrique annulaire du corps central; - le mât principal comporte un contrepoids réglable d'équilibrage statique par rapport au centre de rotation, qui est agencé dans la partie basse du mât principal et qui est monté coulissant axialement, selon le premier axe par rapport à cette partie basse ; - le troisième moteur, d'axe transversal, comporte un premier élément formant stator qui est fixé à l'extrémité distale de l'étrier, et un deuxième élément, coaxial au premier élément, formant rotor qui est lié en rotation à l'extrémité proximale de la poignée ; - chaque moteur est un moteur électrique qui comporte une série de bobinages alimentés en énergie électrique qui appartiennent au premier élément formant stator dudit moteur concerné ; - chaque moteur est associé à un capteur de rotation comportant un élément émetteur lié en rotation au deuxième élément formant rotor, et un élément fixe formant récepteur agencé en regard de l'émetteur pour générer des signaux représentatifs de la rotation relative de l'élément formant rotor par rapport à l'élément formant stator ; - la portion d'extrémité supérieure de la partie haute du mât principal conformée en une plate-forme haute de fixation démontable d'une charge ; - la portion d'extrémité inférieure de la partie basse du mât 20 principal est conformée en une plate-forme basse de fixation démontable d'une charge ; - ladite charge est un module qui est apte à être fixé de manière démontable à la portion d'extrémité supérieure de la partie haute du mât principal ou à la portion d'extrémité inférieure 25 de la partie basse du mât principal, et qui comporte des moyens de réception d'un signal d'images vidéo à afficher, un écran d'affichage desdites images reçues, et des moyens d'alimentation en énergie électrique du module ; - la plate-forme haute et la plate-forme basse comportent 30 des moyens de fixation de ladite charge permettant un réglage longitudinal de la position de la charge selon un axe horizontal orthogonal audit premier axe, grâce à quoi la charge constitue un contrepoids réglable d'équilibrage statique par rapport au centre de rotation ; - la plate-forme basse est agencée à l'extrémité inférieure du contrepoids réglable d'équilibrage statique ; - l'étrier d'articulation comporte, agencée entre ses extrémités proximale et distale, une portion centrale qui porte un écran et des boutons de réglage des moyens de stabilisation dynamique. L'invention propose aussi un ensemble pour la prise de vues à distance, caractérisé en ce qu'il comporte i) une caméra portée par un système motorisé dont les déplacements dans l'espace sont aptes à être contrôlés selon trois axes orthogonaux, ii) des moyens d'émission d'un signal d'images prises par la caméra, et iii) un système portatif stabilisé (20) selon l'invention pour contrôler à distance cette caméra. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 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 aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective des principaux composants d'un exemple de réalisation d'un système portatif stabilisé selon l'invention ; - la figure 2 est une vue latérale de gauche du système de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de dessous du système de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1 sur laquelle certains des composants sont représentés en éclaté ; - la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 1 sur laquelle certains composants sont représentés en éclaté ; - la figure 6 est une vue en perspective du système de la figure 1 sur laquelle certains des composants sont représentés en éclaté ; - la figure 7A est une vue en perspective éclatée de certains des composants du système de la figure 1 ; - la figure 7B est une vue de détail à plus grande échelle et selon un autre angle de vue de l'étrier de la figure 7A ; - la figure 8 est une vue en section par un plan vertical et longitudinal du système représenté à la figure 1, selon la ligne 8-8 de la figure 3 ; - la figure 9 est une vue en section par un plan vertical et transversal du système de la figure 1, selon la ligne 9-9 de la figure 3 ; - la figure 10 est une vue de détail en perspective de la plate-forme inférieure de fixation d'un module vidéo ; - la figure 11 est une perspective de l'ensemble du système avec un module vidéo fixé en position haute ; - la figure 12 est une perspective de l'ensemble du système avec un module vidéo fixé en position basse et une caméra légère fixée en position haute. DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES Dans la description qui va suivre, on utilisera, sans référence explicite à la gravité terrestre, les termes vertical, transversal et longitudinal en référence au trièdre V, T, L indiqué sur les figures, le plan "horizontal" orthogonal à l'axe vertical correspondant aux plans des axes L et T. On décrira maintenant un système portatif stabilisé, notamment pour la commande ou contrôle à distance d'une caméra de prise de vues, qui est essentiellement constitué d'un premier module constitué par une structure mécanique articulée, et d'un second module vidéo démontable.

Sauf précisions au cours de la description, le système 20 présente une symétrie de conception par rapport au plan vertical et longitudinal médian correspondant à la ligne 8-8 de la figure 3. Les éléments ou composants identiques ou analogues agencés symétriquement de part et d'autre de ce plan de symétrie seront désignés par les mêmes références. Le premier module du système portatif stabilisé 20 illustré notamment aux figures 1 à 3 est une structure mécanique articulée, aussi appelée Cardan, à trois axes mutuellement orthogonaux et concourants en un point ou centre de rotation, ou centre de stabilisation, C. Ces trois axes comprennent un premier axe Al, dit axe vertical (sans référence à la gravité terrestre) correspondant à l'orientation générale moyenne d'utilisation du système 20 ; un deuxième axe horizontal A2 ; et un troisième axe orthogonal et concourant aux axes Al et A2. La structure mécanique articulée du système portatif stabilisé comporte un mât principal de préhension 22 qui s'étend selon le premier axe Al et qui est de conception générale cylindrique tubulaire. Le mât principal 22, de préhension par la première main mentionnée précédemment, comporte une partie haute 22H et une partie basse coaxiale 22B dont chacune est creuse tubulaire. Le mât principal 22 comporte encore une partie intermédiaire 221 qui est une partie centrale cylindrique, en forme de couronne annulaire, qui est interposée axialement entre le bord inférieur 24H de la partie haute 22H et le bord supérieur 24B de la partie basse 22B. La structure mécanique articulée comporte encore un étrier d'articulation 26 en forme générale de fourche à deux branches proximales 28G et 28D, qui constituent l'extrémité proximale de l'étrier 26, qui est montée pivotant sur la partie intermédiaire 221 du mât principal 22, autour du deuxième axe d'articulation A2.

Outre ses deux branches 28G et 28D, l'étrier 26 comporte une portion centrale 30 en forme de boîtier et une extrémité distale tubulaire 32. Enfin, la structure mécanique articulée comporte une poignée de manoeuvre 34 qui est destinée à être manipulée par la deuxième main de l'utilisateur et qui, par l'intermédiaire de son extrémité proximale tubulaire cylindrique 36, est montée articulée sur l'extrémité distale 32 de l'étrier 26, autour du troisième axe A3.

A son extrémité supérieure, la partie haute 22H du mât principal 22 est conformée ici en un boîtier parallélépipédique rectangle 40 qui s'étend dans un plan horizontal et dont la face supérieure ouverte est fermée par un couvercle 42. Comme on peut le voir notamment aux figures 5, 6, 8 et 9, la partie intermédiaire 221 appartient à un corps central 44 réalisé en deux pièces, une pièce haute 44H et une pièce basse 44B, cette dernière intégrant, en une seule pièce, la partie intermédiaire 221. En position assemblée, la partie 44H et la partie basse 44B délimitent une cavité ou logement interne 46. Le corps central 44 est coaxial au mât principal tubulaire 22 et il est monté libre en rotation à l'intermédiaire de ce dernier par des moyens de positionnement et de guidage en rotatif tels que des roulements hauts 48H et bas 48B agencés à l'intérieur des parties haute 22H et basse 22B respectivement. La partie haute 22H et la partie basse 22B du mât principal tubulaire 22 sont liées entre elles en rotation par l'intermédiaire d'une tige centrale coaxiale 50 dont l'extrémité supérieure 50H est liée en rotation à la partie haute 22H par l'intermédiaire de moyens de fixation et de serrage 52H solidaires de la partie en forme de boîtier 40, tandis que son extrémité inférieure 50B est liée en rotation à une cloison radiale intermédiaire 51B de la partie basse 22B, par l'intermédiaire d'un dispositif de serrage et de fixation 52B. Hormis ses deux extrémités supérieure 50H et inférieure 50B, le corps de la tige centrale 50 s'étend axialement librement en rotation à travers les autres composants, et notamment à travers les deux parties du corps central 44 de façon à assurer la libre rotation de ce corps central 44 par rapport aux deux parties haute 22H et basse 22B autour de l'axe Ai. Le tronçon d'extrémité inférieure, sous la cloison 51B, de la partie basse 22B du mât principal 22 est creux et ouvert axialement vers le bas, et il loge un contrepoids d'équilibrage statique 56 qui est monté coulissant axialement selon l'axe Al et qui, de manière réglable, peut être immobilisé dans une position déterminée par rapport à la partie inférieure 22B, et donc par rapport au centre d'équilibrage C, au moyen d'un système de fermeture par serrage radial 58. Pour le montage de manière articulée autour du deuxième axe horizontal A2 des branches 28G et 28D de l'étrier 26 sur la partie intermédiaire 221, l'extrémité libre 60 en forme d'oreille proximale de chaque branche 28G, 28D comporte un perçage débouchant 62. De la même manière, la partie intermédiaire 221 comporte deux alésages 64, coaxiaux d'axe A3, débouchant, et le montage articulé est assurée au moyen de deux arbres 66G et 66D dont chacun s'étend axialement à travers les alésages 62 et 64 associés et donc chacun est solidaire d'une tête élargie 68G, 68D qui est fixée sur l'oreille 60 associée par des vis 70. La partie centrale 30 de l'étrier 26 conformée en un boîtier délimitant une cavité interne 29 dont la face supérieure est 30 ouverte vers le haut et est fermée par une plaque formant couvercle 31. Le système 20 comporte des moyens de stabilisation dynamique du mât principal 22 autour des trois axes Ai, A2 et A3 comportant une unité de détection fournissant des signaux représentatifs des vitesses angulaires et du sens de rotation des mouvements du mât principal 22, autour de chacun des trois axes respectivement, qui sont induits par un opérateur qui agit (volontairement ou non) sur la poignée 34 du système, et/ou qui sont induits par des perturbations extérieures. Ces moyens de stabilisation comporte aussi des moyens générateurs de couple qui, en fonction des signaux représentatifs des vitesses angulaires et du sens de rotation des mouvements du mât principal 22, sont aptes à appliquer un couple autour de chacun des trois axes Ai, A2, A3 pour modifier les vitesses angulaires et/ou les sens de rotation des mouvements du mât principal 22 autour de chacun des trois axes respectivement. Les moyens générateurs de couples comportent un premier moteur M1 pour appliquer un couple autour du premier axe Al, qui est logé à l'intérieur de la partie haute 22H du mât principal 22, un deuxième moteur M2 pour appliquer un couple autour du deuxième axe A2, qui est logé à l'intérieur de la partie intermédiaire 221 du mât principal 22, et un troisième moteur M3, pour appliquer un couple autour du troisième axe A3, qui est agencé à l'interface entre l'étrier 26 et la poignée 34 et qui est logé à l'intérieur de ces deux composants 26 et 34. Le premier moteur M1 comporte un premier élément qui est ici un stator SM1 qui est lié en rotation au mât principal 22 et un deuxième élément RM1, qui est un rotor coaxial au stator SM1 et qui est lié en rotation à la partie haute 22H du mât principal 22. Le deuxième moteur M2 est logé à l'intérieur de la partie centrale cylindrique 221 annulaire du corps central 44. Le deuxième moteur M2 d'axe horizontal comporte un stator SM2 qui est fixé à la partie centrale cylindrique annulaire 221 du corps central 44, et un rotor RM2, coaxial au stator SM2 et qui est lié en rotation à l'arbre horizontal 66G de transmission de mouvement dont l'extrémité 68G est liée en rotation à la branche 28D de l'étrier 26. Le deuxième moteur M2 est associé à un contrepoids 72 d'équilibrage statique par rapport au centre de rotation C qui est logé dans la partie centrale cylindrique annulaire 221 du corps central 44 (voir figures 6 et 7). Le troisième moteur M3, d'axe transversal A3, comporte stator SM3 qui est fixé à l'extrémité distale 32 de l'étrier 46, et un rotor RM3, coaxial au stator SM3 qui est lié en rotation à l'extrémité proximale 36 de la poignée 34. Ici, à titre non limitatif mais avantageusement, chaque moteur Ml, M2, ou M3 est un moteur électrique qui comporte une série de bobinages alimentés en énergie électrique qui appartiennent au premier élément formant stator SM1, SM2, SM3 du moteur concerné. La notion de stator et de rotor est relative et peut, pour chaque paire d'éléments constituant un moteur, être inversée sans sortir du cadre de l'invention. Pour fournir des signaux représentatifs des vitesses angulaires et du sens de rotation des mouvements du mât principal 22, autour de chacun des trois axes Al, A2 et A3 respectivement, chaque moteur Mi, M2, M3 est associé à un capteur de rotation comportant un élément émetteur qui est ici lié en rotation au rotor, et un élément fixe formant récepteur, qui est par exemple porté par une plaque à circuits imprimés, qui est agencé en regard de l'émetteur pour générer des signaux représentatifs de la rotation relative du rotor par rapport au stator. A titre non limitatif, un ensemble émetteur-récepteur d'un capteur est par exemple constitué d'un aimant et d'un récepteur à effet Hall. L'aimant peut appartenir au bobinage du moteur et ou être porté par un composant tournant entrainé en rotation par le rotor.

Chaque moteur et chaque capteur associé nécessite des fils ou câbles électriques de raccordement pour l'alimentation en énergie électrique des moteurs et pour la transmission des signaux électriques.

Le système selon l'invention comporte une unité électronique générale - non représentée - intégrée au module 20 qui comporte notamment les circuits électroniques, notamment pour la mesure, la gestion et la commande des moyens de stabilisation dynamique du mât principal 22.

L'unité comporte au moins une première sous-unité qui est logée dans le boîtier 40 et d'une deuxième sous-unité qui est logée dans l'étrier 26. Grâce à la conception structurelle du premier module compact 20 et à l'agencement des principaux composants, 15 l'ensemble des câblages et fils électriques est entièrement intégré. A cet effet, on notera plus particulièrement la conception d'un dégagement 75 permettant le passage des câbles et de fils reliant la première sous-unité électronique au collecteur tournant 20 74. L'agencement du collecteur tournant permet une rotation sans limite de l'étrier par rapport au mât principal, autour de l'axe vertical Al. Pour le passage des câbles et fils reliant le collecteur 25 tournant 74 à la deuxième sous-unité électronique logée dans l'étrier 26, on a prévu les agencements qui sont visibles aux figures 7A et 7B. A cet effet, la pièce 44H comporte un canal 75, l'arbre 66 G comporte une rainure 65 qui est formée sur toute la longueur de 30 l'arbre 66 G et qui débouche en regard d'un canal 67 traversant formé dans la branche 28 G. Ainsi un câble peut passer à travers le canal 75 puis dans la rainure 65 puis à travers l'extrémité du canal 67, à travers le canal 67 pour déboucher dans le logement 29 qui contient la deuxième sous unité électronique. L'unité électronique, par exemple et de préférence dans le boîtier 40, comporte une troisième sous-unité électronique de radiocommande qui est apte à communiquer et à asservir avec précision la position des trois axes d'orientation du mât principal 22 aux trois axes correspondants d'une autre tête motorisée déportée et support d'une caméra. Pour la fixation démontable et réglable d'un second module, le premier module comporte, en partie haute et en partie basse, des moyens de fixation que l'on décrira maintenant. En partie haute, la portion d'extrémité supérieure 40 de la partie haute 22H du mât principal 22 conformée ici en un boîtier horizontal 40 dont la face supérieure est fermée par le couvercle 42, constitue une plate-forme haute pour la fixation démontable du second module 200. A cet effet, chacune des faces latérales 41 verticales d'orientation longitudinale L du boîtier 40 est équipée d'au moins une pince 76 dont chacune peut être ouverte, puis fermée pour serrage d'un élément complémentaire en forme de tige ou de tube dont la surface cylindrique périphérique convexe est reçue dans un logement concave complémentaire 78 de la pince 76. L'orientation des axes des logements parallèles 78 des pinces 76 est telle qu'elle permet un réglage axial selon l'axe horizontal longitudinal A4 qui est orthogonal à l'axe vertical Al et qui constitue l'axe de visée de la caméra pour l'opérateur de prise de vues, lorsqu'une telle caméra est fixée sur la face supérieure du couvercle 42 du boîtier 40, ou lorsqu'un second module 200 est fixé sur le premier module 20.

De manière analogue, en partie basse et comme on peut le voir à la figure 10, une plate-forme 78 est fixée à l'extrémité inférieure 57 du contrepoids 56. La conception du contrepoids est telle qu'il est réglable en position verticale mais que son orientation angulaire est fixe par rapport à la partie basse 22B du mât principal 22, et donc par rapport à la partie haute 22H et donc par rapport à l'axe de visée A4. De même la conception est telle que la plate-forme inférieure 78 est fixe par rapport au contrepoids 56 et donc que son orientation est horizontale et constante par rapport à l'axe de visée A4. Pour la fixation démontable du second module 200 sur la plate-forme inférieure 78, chacune des faces latérales 80 verticales d'orientation longitudinale (L) est équipée d'au moins une pince 82 dont chacune peut être ouverte, puis fermée pour serrage d'un élément complémentaire en forme de tige ou de tube 202 dont un tronçon est représenté (voir notamment figures 10 à 12), dont la surface cylindrique périphérique convexe est reçue dans un logement concave complémentaire 84 de la pince 82. L'orientation des axes des logements parallèles 84 des pinces 82 est telle qu'elle permet un réglage axial selon l'axe horizontal longitudinal A4 de visée. A la figure 10, on a aussi représenté la batterie 100 20 d'alimentation en énergie électrique de l'ensemble des composants électriques et électroniques du premier module 20. En se reportant maintenant à la figure 11, on voit la conception du module vidéo démontable 200 qui est ici fixé en configuration haute. 25 Le module est essentiellement constitué par deux tiges parallèles 202 de profil et de dimensions complémentaires de celles des logements 78 ou 84 des pinces de fixation 76 ou 82 respectivement. En position montée et fixée, en configuration haute ou 30 basse, les deux tiges sont parallèles à l'axe de visée A4. A leurs extrémités avant, selon l'axe de visée A4, les tiges 202 portent un écran d'affichage d'images vidéo 204 (ou moniteur vidéo) qui est lui-même fixé sur les tiges 202 de manière démontable et réglable longitudinalement. Le montage et la fixation de l'écran ou moniteur vidéo 204 sont tels qu'il est toujours dans l'axe de visée, c'est-à-dire dans l'axe de la caméra, que celle-ci soit portée par le module 20, ou contrôlée à distance. A leurs extrémités arrière, les tiges 202 portent un poids 206, qui est ici à titre d'exemple une batterie d'alimentation électrique (par exemple pour le moniteur vidéo 204) et qui est lui- même fixé sur les tiges 202 de manière démontable et réglable longitudinalement. Le second module 200, dit module vidéo, est un module qui peut être fixé de manière démontable et réglable soit en partie supérieure ou haute, soit en partie inférieure ou basse du mât principal 22. Lorsque le module vidéo 200 est fixé en partie haute (voir figure 11), le système peut alors être équilibré statiquement en coopération avec une autre charge fixée en partie basse, telle qu'une batterie électrique 100.

Dans cette configuration « haute », le système est utilisé pour contrôler et piloter à distance l'orientation d'une caméra de prise de vues qui est installée sur une tête motorisée portée par un « opérateur-porteur » sur un véhicule motorisé. Lorsque le module vidéo 200 est fixé en partie basse, la partie supérieure du mât principal est disponible pour y fixer une caméra 220 de prise de vues et le système peut alors être équilibré statiquement en coopération avec la charge constituée par le module vidéo et/ou une autre charge fixée en partie basse, telle qu'une batterie électrique 100.

Dans cette configuration « basse » illustrée à la figure 12, le système est utilisé pour contrôler et piloter statiquement et activement la caméra 220 portée par le système en partie haute.

L'invention n'est pas limitée à la conception de principe qui vient d'être décrite. Selon une ou des "inversions mécaniques" classiques non représentées, il est par exemple possible d'agencer le premier moteur M1 à l'intérieur de la partie basse 22B du mât principal, d'inverser les notions de stator et de rotor, etc. Dans une variante simplifiée non représentée de l'invention, lorsque le module vidéo n'est pas utilisé, la partie haute 22H peut être solidaire ou en une seule pièce avec la partie intermédiaire 221, et le moteur M1 agencé à l'intérieur de la partie basse 22B.

Claims (18)

1. REVENDICATIONS1. Système portatif stabilisé (20, 200) qui comporte : a) une structure mécanique articulée (20) comportant : - un mât principal de préhension (22), qui s'étend selon un premier axe vertical (A1), et qui comporte une partie haute (22H) et une partie basse (22B) tubulaires creuses et coaxiales ; - un étrier d'articulation (26) dont une extrémité proximale (28G, 28D), en forme de fourche, est montée articulée, autour d'un deuxième axe (A2) horizontal transversal et concourant au premier axe (A1), sur une partie intermédiaire (221) du mât principal qui est intermédiaire axialement entre les parties haute (22H) et basse (22B) ; - et une poignée de manoeuvre (34) dont une extrémité proximale (36) est montée articulée sur une extrémité distale (32) 15 de l'étrier (26), autour d'un troisième axe (A3) orthogonal et concourant aux premier (A1) et deuxième (A2) axes ; b) et des moyens de stabilisation dynamique du mât principal (22) autour des trois axes mutuellement orthogonaux et concourants en un centre de rotation (C), comportant : 20 -- une unité de détection fournissant des signaux représentatifs des vitesses angulaires et du sens de rotation des mouvements du mât principal (22), autour de chacun des trois axes respectivement, qui sont induits par un opérateur qui agit (volontairement ou non) sur la poignée (34) du système, et/ou qui 25 sont induits par des perturbations extérieures ; -- des moyens générateurs de couple qui, en fonction desdits signaux, sont aptes à appliquer un couple autour de chacun des trois axes (Al, A2, A3) pour modifier les vitesses angulaires et/ou les sens de rotation des mouvements du mât 30 principal (22) autour de chacun des trois axes (Al, A2, A3) respectivement, système dans lequel les moyens générateurs de couples comportent :--- un premier moteur (M1), pour appliquer un couple autour du premier axe(A1), qui est logé à l'intérieur de la partie haute (22H) du mât principal (22) ; --- un deuxième moteur (M2),pour appliquer un couple autour du deuxième axe (A2), qui est logé à l'intérieur de la partie intermédiaire (221) du mât principal (22) ; --- un troisième moteur (M3), pour appliquer un couple autour du troisième axe (A3), qui est agencé à l'interface entre l'étrier (26) et la poignée (34) et qui est logé à l'intérieur de ces 10 deux composants.
2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mât principal comporte : - une tige centrale coaxiale (50) dont une extrémité supérieure (50H) est liée en rotation à la partie haute (22H, 40) 15 du mât principal (22), qui s'étend axialement à l'intérieur du mât principal, et dont l'extrémité inférieure (50B) est liée en rotation à la partie basse (22B) du mât principal (22) ; - et un corps central (44), coaxial rotatif, qui est monté libre en rotation, autour du premier axe vertical (A1), à l'intérieur du 20 mât principal (22), et qui comporte une partie centrale cylindrique annulaire située axialement entre la partie haute (22H) et la partie basse (22B) du mât principal (22) pour constituer ladite partie intermédiaire (221), et caractérisé en ce que le premier moteur (M1) comporte un 25 premier élément formant stator (SM1) qui est lié en rotation au mât principal (22) et un deuxième élément (RM1), coaxial au premier élément (SM1), formant rotor qui est lié en rotation à la partie haute (22H) du mât principal (22).
3. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que 30 le corps central (44) comporte une pièce haute (44H) qui est guidé en rotation à l'intérieur de la partie haute (22H) et un tronçon bas qui est guidée en rotation à l'intérieur de la partie basse (22B) du mât principal (22).
4. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie centrale cylindrique annulaire (221) du corps central (44) est réalisée en une seule pièce avec la pièce basse (44B) du corps central (44).
5. 5. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le deuxième moteur (M2) est logé à l'intérieur de la partie centrale cylindrique (221) annulaire du corps central (44).
6. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que le deuxième moteur (M2) d'axe horizontal comporte un premier élément (5M2) formant stator qui est fixé à la partie centrale cylindrique annulaire (221) du corps central (44), et un deuxième élément (RM2), coaxial au premier élément (5M2), formant rotor qui est lié en rotation à un arbre horizontal (66 D) de transmission de mouvement dont une extrémité (68 D) est liée en rotation à l'une (28D) des deux branches (28G, 28D) de l'extrémité proximale de l'étrier (26) en forme de fourche.
7. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le deuxième moteur (M2) est associé à un contrepoids (72) d'équilibrage statique par rapport au centre de rotation (C) qui est logé dans la partie centrale cylindrique annulaire (221) du corps central (44).
8. 8. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mât principal (22) comporte un contrepoids (56) réglable d'équilibrage statique par rapport au centre de rotation (C), qui est agencé dans la partie basse (22B) du mât principal (22) et qui est monté coulissant axialement, selon le premier axe (A1) par rapport à cette partie basse (22B).
9. 9. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le troisième moteur (M3), d'axe transversal, comporte un premier élément (5M3) formant stator qui est fixé à l'extrémité distale (32) de l'étrier (46), et un deuxième élément (RM3), coaxial au premier élément (5M3), formant rotor qui est lié en rotation à l'extrémité proximale (36) de la poignée (34).
10. 10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque moteur (M1, M2, M3) est un moteur électrique qui comporte une série de bobinages alimentés en énergie électrique qui appartiennent au premier élément formant stator (SM1, 5M2, 5M3) dudit moteur concerné.
11. 11. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque moteur (M1, M2, M3) est associé à un capteur de rotation comportant un élément émetteur lié en rotation au deuxième élément formant rotor, et un élément fixe formant récepteur agencé en regard de l'émetteur pour générer des signaux représentatifs de la rotation relative de l'élément formant rotor par rapport à l'élément formant stator.
12. 12. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion d'extrémité supérieure (40) de la partie haute (22H) du mât principal (22) conformée en une plate-forme haute de fixation démontable d'une charge.
13. 13. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion d'extrémité inférieure de la partie basse (22B) du mât principal (22) est conformée en une plate-forme basse (78) de fixation démontable d'une charge.
14. 14. Système selon l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que ladite charge est un module (200) qui est apte à être fixé de manière démontable à la portion d'extrémité supérieure (40) de la partie haute (22H) du mât principal (22) ou à la portion d'extrémité inférieure (78) de la partie basse (22B) du mât principal (22), et qui comporte des moyens de réception d'un signal d'images vidéo à afficher, un écran (204) d'affichage desdites images reçues, et des moyens (206) d'alimentation en énergie électrique du module.
15. 15. Système selon la revendication 14 prise en combinaison avec les revendications 12 et 13, caractérisé en ce que la plate-forme haute (40) et la plate-forme basse (78) comportent des moyens (76, 82) de fixation de ladite charge permettant unréglage longitudinal de la position de la charge selon un axe horizontal (A4) orthogonal audit premier axe (A1), grâce à quoi la charge constitue un contrepoids réglable d'équilibrage statique par rapport au centre de rotation (C).
16. 16. Système selon la revendication 13 prise en combinaison avec la revendication 8, caractérisé en ce que la plate-forme basse (78) est agencée à l'extrémité inférieure du contrepoids (56) réglable d'équilibrage statique.
17. 17. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étrier d'articulation (26) comporte, agencée entre ses extrémités proximale et distale, une portion centrale (30) qui porte un écran et des boutons de réglage des moyens de stabilisation dynamique.
18. 18. Ensemble pour la prise de vues à distance, caractérisé en ce qu'il comporte i) une caméra portée par un système motorisé dont les déplacements dans l'espace sont aptes à être contrôlés selon trois axes orthogonaux, ii) des moyens d'émission d'un signal d'images prises par la caméra, et iii) un système portatif stabilisé (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes pour contrôler à distance cette caméra.