FR3073486A1 - Dispositif et procede de localisation le long d'un rail creux rectiligne - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne notamment un dispositif de localisation 20 adapté pour se déplacer et se positionner sur un rail creux 1 rectiligne de fixation, en contact avec un sol 21 d'une cabine d'un véhicule. Le dispositif comprend un châssis 30 pourvu de roues 31 adaptées au déplacement dudit dispositif de localisation 20 le long du rail 1. Les roues 31 sont en contact avec le sol 21 de la cabine. Le châssis 30 comprend au moins une excroissance 42 longitudinale positionnée sous le châssis 30 et se logeant à l'intérieur de la cavité 2 du rail 1 de façon à guider le déplacement du dispositif de localisation 20 le long du rail 1. Le dispositif de localisation 20 selon l'invention comprend en outre : • des moyens de blocage temporaire 46 du dispositif de localisation 20 ; • un moyen d'acquisition 80 d'au moins un point de référence 5 ; • un dispositif de mesure 43 de la position relative dudit dispositif de localisation 20 par rapport à l'au moins un point de référence 5 le long du rail 1.

Description

Dispositif et procédé de localisation le long d'un rail creux rectiligne
Domaine technique
L'invention se situe dans le domaine des dispositifs de localisation automatique. L'invention trouve sa principale application dans le domaine de la construction aéronautique et plus particulièrement dans le domaine de l'aménagement d'une cabine d'un avion ou autre aéronef.
Etat de la technique - Description du problème technique
Un objectif de l'invention est de proposer un dispositif et un procédé de localisation précise et automatique dans une cabine située dans le fuselage d'un aéronef.
Actuellement, une fois la structure de la cabine d'un aéronef réalisée, l'aménagement de ladite cabine nécessite des mesures précises afin de localiser les différentes positions auxquelles vont être montés les éléments d'ameublement de la cabine, par exemple : les sièges, les casiers à bagages,
Actuellement le marquage dans la cabine des positions des différents éléments est réalisé par un géomètre utilisant des outils comme règle, équerre et cordeau. Ceci présente plusieurs problèmes : dès qu'un nouvel élément doit être installé, il est nécessaire de faire appel au géomètre ; les positionnements sont peu précis ; et en fonction de l'aménagement de la cabine, cette opération peut être très contraignante physiquement.
Résumé de l’invention
La présente invention propose à cette fin un dispositif de localisation adapté pour se déplacer et se positionner sur un rail creux rectiligne de fixation, en contact avec un sol d'une cabine d'un véhicule dans laquelle la localisation est réalisée. Le rail creux peut être un rail présent dans la cabine du véhicule, ledit rail pouvant être destiné à une fixation d'éléments dans la cabine.
Le dispositif comprend un châssis pourvu de roues adaptées au déplacement dudit dispositif le long du rail. Les roues sont en contact avec le sol de la cabine. Ledit châssis comprend au moins une excroissance longitudinale positionnée sous le châssis et se logeant à l'intérieur de la cavité du rail creux de façon à guider le déplacement du dispositif de localisation le long du rail creux. Le dispositif comprend en outre :
• des moyens de blocage temporaire du dispositif de localisation, lesdits moyens de blocage permettant une immobilisation du dispositif notamment pour qu'il réalise une mesure de sa position ;
• un moyen d'acquisition d'au moins un point de référence, ledit point de référence étant utilisé pour définir un référentiel géographique dans la cabine ;
• un dispositif de mesure de la position relative dudit dispositif de localisation par rapport à l'au moins un point de référence le long du rail creux.
Les moyens de blocage temporaire comprennent au moins une came se logeant à l'intérieur de la cavité du rail et apte à prendre au moins deux positions :
• une première position permettant le déplacement du dispositif de localisation, notamment, les cames sont adaptées pour leur déplacement dans la cavité du rail ;
• une deuxième position de blocage du dispositif de localisation permettant un arrêt et un positionnement précis du dispositif de localisation le long du rail.
L'au moins une came est en alignement avec l'excroissance dans la première position de déplacement, ainsi il n'existe pas de frottement entre la came et le rail lors du déplacement du dispositif de localisation. Ladite au moins une came est en outre sensiblement perpendiculaire à l'élongation du rail dans la deuxième position de blocage, la came ainsi positionnée évite tout micro-déplacement du dispositif de localisation assurant ainsi la précision de la mesure.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le dispositif de localisation peut comprendre deux cames situées de part et d'autre de l'excroissance longitudinale. Ainsi la position de blocage s'en trouve améliorée : le dispositif de localisation ne peut pas faire de micro déplacement en rotation autour de la première came.
Le dispositif de localisation peut en outre comprendre deux excroissances longitudinales supplémentaires situées de sorte à entourer les deux cames par une des deux excroissances longitudinales. L'ensemble des excroissances forme un guide positionné dans le rail. Les deux excroissances supplémentaires permettent un déplacement plus fluide du dispositif de localisation le long du rail. Ces deux excroissances supplémentaires permettent également d'avoir un guide dans le rail le plus long possible : plus le guide est long dans le rail moins il y a d'angle entre le robot et le rail, et donc moins il y a de risque que les cames soient en contact avec le rail lors du déplacement du robot. Ces excroissances permettent en outre de protéger les cames si des obstacles sont présent dans le rail : le dispositif de localisation sera bloqué, mais les cames, plus fragiles, resteront intactes.
Ladite au moins une came se loge dans un creux d'un motif du rail dans la deuxième position de blocage. En effet, le rail présent à bord des véhicules possède un motif régulier bordant l'intérieur de sa cavité. Le motif présente une succession alternée de creux et de bosses de chaque côté du rail et se répète le long du rail de façon symétrique des deux côtés du rail: les creux et les bosses de chaque côté du rail se font face. Ainsi il est possible de bien caler les cames à l'intérieur des cavités formées par les creux en position de blocage du dispositif de localisation.
Ainsi avantageusement, la forme d'une came peut être adaptée vers la forme des creux bordant la cavité du rail.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, une came peut être de forme sensiblement rectangulaire, mobile en rotation autour d'un axe situé au centre de ladite came et fixé au châssis, ladite forme rectangulaire présentant des coins aux formes arrondies, et des petits côtés en arc de cercle de façon à épouser un creux de rail en forme d'arc de cercle. Le déplacement de la came à partir de la position de déplacement du dispositif à la position de blocage du dispositif et vice versa s'en trouve alors facilité.
Deux des coins de la came, latéralement opposés peuvent avoir un rayon de courbure variable, décroissant dans le sens de rotation de la came. Ainsi il est possible de corriger le positionnement du dispositif de localisation au cours de la rotation de la came pour atteindre une position de blocage en parfaite adéquation avec la position d'un creux du motif du rail.
Avantageusement, les deux cames peuvent avoir des sens de rotation opposés afin d'améliorer encore le positionnement du dispositif de localisation par rapport aux creux du motif du rail.
Le moyen d'acquisition de l'au moins un point de référence peut comprendre un lecteur optique d'identification de l'au moins un point de référence. Un autre moyen peut être de positionner le dispositif de localisation sur le rail de façon à ce qu'un repère du dispositif de localisation soit positionné relativement au point de référence.
Le lecteur optique peut être un capteur d'intensité lumineuse. Les capteurs d'intensité lumineuse sont avantageusement simples d'utilisation, peu coûteux et robustes.
Dans un autre mode de réalisation possible, le lecteur optique peut être une caméra.
Le dispositif de mesure d'une position relative peut utiliser un moyen de calcul du nombre de répétitions de motif du rail au cours du déplacement du dispositif de localisation.
Le dispositif de mesure de la position relative peut comprendre au moins un lecteur optique de mesure de position sur le rail.
L'au moins un lecteur optique est, par exemple, un capteur d'intensité lumineuse agencé et calibré pour détecter le passage d'un motif à un autre motif au cours du déplacement du dispositif de localisation sur le rail.
Le dispositif de mesure d'une position relative peut comprendre, dans un mode de réalisation particulier, au moins un lecteur mécanique de type micro-interrupteur agencé pour détecter le passage d'un motif à un autre motif au cours du déplacement du dispositif de localisation sur le rail. Ce type de dispositif est avantageusement peu coûteux.
Le dispositif de mesure d'une position relative peut comprendre une caméra associée à un logiciel de reconnaissance de formes, ladite caméra étant agencée pour filmer les motifs du rail. Avantageusement un tel dispositif de mesure est robuste pour détecter le point de référence. De plus, dans ce cas, seul un dispositif optique est nécessaire pour remplir les fonctions de détection du point de référence et de mesure d'une position relative.
Le dispositif de mesure d'une position relative peut comprendre, dans un mode de réalisation alternatif, une roue dentée engrainant dans le rail, ladite roue dentée étant associée à un dispositif dit de roue codeuse. Avantageusement un tel dispositif est très précis pour calculer la position relative du dispositif de localisation.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, le dispositif de localisation comporte une plateforme mobile par rapport audit châssis. Avantageusement, la plateforme mobile permet un déplacement fin pour un positionnement plus précis d'un dispositif positionné sur ladite plateforme mobile.
Le dispositif de localisation peut comprendre en outre un dispositif de commande du déplacement du dispositif de localisation, et de son immobilisation, ledit dispositif de commande étant en outre adapté à recevoir une consigne de positionnement.
Le dispositif de localisation peut comprendre en outre une interface de transmission de la position relative du dispositif de localisation. Cette position relative peut être transmise par exemple à un dispositif porté par le dispositif de localisation. La position relative peut également être communiquée par liaison sans fil, par exemple.
L'invention concerne également un procédé de localisation par le moyen du dispositif de localisation comprenant les étapes suivantes :
• identification d'un point de référence ;
• déplacement sur commande du dispositif de localisation en mesurant de manière continue ledit déplacement ;
• arrêt sur commande avec blocage dudit dispositif sur le rail ;
• calcul de la position relative du dispositif par rapport au point de référence ;
• transmission de la position de blocage par l'intermédiaire de l'interface.
Le procédé de localisation peut comprendre en outre une étape de déplacement sur commande de la plateforme située sur le châssis du dispositif.
L'étape d'identification d'un point de référence peut comprendre une étape préalable de calibrage de l'au moins un lecteur optique du dispositif de localisation, comprenant alors un parcours du rail par le dispositif de localisation.
L'invention porte également sur une utilisation d'un rail creux de fixation disposé dans une cabine d'un véhicule pour mettre en œuvre un dispositif de localisation guidé selon ledit rail creux.
Plus particulièrement, l'invention peut s'appliquer avantageusement à une cabine d'un aéronef pourvu d'un rail creux.
Description des figures
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés, sur lesquels :
La figure la représente une vue de dessus schématique d'un rail creux installé usuellement dans des cabines d'aéronefs ;
La figure lb représente une vue du rail creux selon une coupe perpendiculaire à l'axe d'allongement du rail creux ;
La figure 2 représente le dispositif de localisation positionné sur le rail ;
La figure 3 représente un exemple du dispositif de localisation selon l'invention ;
La figure 4 représente une partie centrale du dispositif de localisation selon l'invention ;
La figure 5 représente de manière schématique le dispositif de localisation vu de face ;
La figure 6 représente un exemple de profil de came d'immobilisation du dispositif de localisation selon l'invention ;
La figure 7a représente les cames en position de déplacement ;
La figure 7b représente les cames en position d'immobilisation ;
La figure 8 représente un dispositif d'identification d'un point de référence du rail ;
La figure 9 représente un exemple d'un dispositif de mesure de position sur le rail creux ;
La figure 10a représente un fonctionnement d'un système de codage à quatre états ;
La figure 10b représente les différents états du système de codage sous forme de signaux ;
La figure 11 représente une première réalisation possible d'un système de comptage à roue d'engrenage ;
La figure 12 représente une deuxième réalisation possible du système de comptage à roue d'engrenage ;
La figure 13 représente une troisième réalisation possible du système de comptage à roue d'engrenage ;
La figure 14 représente une quatrième réalisation possible du système de comptage à roue d'engrenage ;
La figure 15 représente un exemple de réalisation d'une roue d'engrenage ;
La figure 16 représente un schéma fonctionnel du dispositif selon l'invention.
Ces modes de réalisation n'étant nullement limitatifs, on peut notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection des caractéristiques décrites ou illustrées par la suite, isolées des autres caractéristiques décrites ou illustrées (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, et/ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou à différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
Description détaillée
La présente invention est décrite selon un exemple de dispositif de géolocalisation et de référencement dans une cabine située à l'intérieur d'un fuselage d'un aéronef. L'invention peut s'appliquer de la même manière à toute cabine de véhicule dotée d'un rail rectiligne permettant un guidage et un positionnement du dispositif de localisation selon l'invention le long du rail. Par exemple l'invention peut s'appliquer à l'intérieur d'un wagon d'un train, d'une rame de métro ou de tramway, ou bien à l'intérieur d'un bus. Il est possible également de trouver des applications de l'invention dans des cabines de navires ou encore de sous-marins.
Une cabine d'un aéronef est usuellement dotée d'au moins un rail. Le rail est en contact avec le sol de la cabine. Dans l'exemple présenté, le rail est intégré dans le sol de la cabine. La cabine d'un aéronef peut être dotée de plusieurs rails par exemple parallèles entre eux. Les rails s'étendent de manière générale tout le long du fuselage de l'aéronef. La fonction première de ces rails est la fixation des rangées de sièges.
La Figure la présente de manière schématique un de ces rails 1 vu de dessus. La Figure lb représente le même rail 1 selon un plan de coupe, perpendiculaire à son axe d'allongement.
Le rail 1 se présente sous la forme d'un rail creux comprenant une partie à section sensiblement rectangulaire tel que représenté sur la figure lb. Une autre partie du rail 1, non représentée, assure une bonne fixation du rail 1 dans le sol. Le rail 1 est donc pourvu d'une cavité 2 de forme ovoïdale s'ouvrant sur le haut du rail 1, le fond 7 du rail étant fixé sur le sol de la cabine. L'ouverture 2, ou la rainure 2 du rail 1 est formée par une répétition symétrique des formes suivantes : un creux 3 et une bosse 4 et ce, de chaque côté de l'ouverture 2 du rail 1. Les creux 3 sont des arcs de cercle et les bosses 4 sont des lignes reliant deux creux 3 successifs. Les deux bords du rail 1 sont donc formés de bosses 4 et de creux 3 symétriques de part et d'autre de l'ouverture 2 du rail 1.
On définit le motif 6 du rail 1 par une paire de bosses 4 et une paire de creux 3. Les bosses 4 de ladite paire de bosses se font face de part et d'autre de l'ouverture 2 du rail 1. Les creux 3 de ladite paire de creux 3 se font également face de part et d'autre de l'ouverture 2 du rail 1. Chaque motif 6 comprend donc une partie circulaire délimitée par les creux 3 et une partie rectiligne délimitée par les bosses 4. Pour les rails actuellement disponibles dans les cabines d'avion, la partie circulaire a un diamètre d'environ 20mm, la rainure 2 à une largeur de l'ordre de 11mm et la longueur totale du motif 6 est d'environ 25mm ou 1 pouce.
Le rail 1 comporte un ou plusieurs points de référence 5. Un point de référence 5 peut être matérialisé par une forme de couleur plus contrastée que le reste du rail 1. Dans l'exemple représenté sur la Figure la, le point de référence est représenté par un rond 5, il est situé au fond de l'ouverture du rail 1. Le point de référence est aussi nommé DATUM. Le point de référence 5 doit être facilement identifiable.
La longueur P ou PITCH d'un motif 6 de rail est constante. Dans les applications aéronautiques, cette longueur P est normée : elle est la même pour tous les rails, et est couramment de un pouce. De manière générale, dans les applications aéronautiques, la forme du rail est la même pour tous les aéronefs notamment les avions de transport civil ce qui permet avantageusement un design universel pour les applications aéronautiques du dispositif de localisation selon l'invention.
La figure 2 représente le dispositif de localisation 20 positionné sur le sol 21 d'une cabine par exemple d'aéronef, au-dessus du rail 1. Le point de référence 5 sert de référence O au repère géométrique 5ïo dans le référentiel avion ou aéronef. Le repère géométrique avion 5ïo comprend trois axe X, Y Z, dont le premier axe X est positionné le long du rail 1, le deuxième axe Y est perpendiculaire au premier axe X et situé dans le plan du sol 21 et le troisième axe Z est perpendiculaire aux deux axes précédents X, Y. D'autres représentations du repère avion sont également possibles. Un autre repère dit décalé 51d est porté par le dispositif de localisation 20 appelé également robot 20. Le repère décalé 51d est un repère mobile par rapport au repère avion 5ïo qui lui est fixe par rapport à la cabine de l'aéronef. Le repère décalé 51d est quant à lui fixe par rapport au robot 20. L'origine du repère décalé 51d est un point D par exemple positionné au centre de gravité du robot 20. D'autres positions pour le point D sont également admises. Les trois axes xd, yd, zd du repère décalé 51d sont respectivement colinéaires aux trois axes X, Y, Z du repère avion 5ïo.
L'invention porte également sur l'utilisation du rail 1 pour guider le robot 20 précisément dans la cabine grâce à une lecture du point de référence 5. Une fois installé sur le rail 1, le robot 20 se positionne par rapport à un point de référence 5 et peut alors lui-même servir de référence tout en se déplaçant dans l'avion.
Le repère initial 5îo, ou repère avion, est centré au niveau du sol, à la verticale du point de référence 5 situé dans le rail 1. La direction du rail X constitue un premier vecteur du repère 5îo et le plan du sol permet de construire les deux autres vecteurs du repère initial 5îo : le deuxième vecteur selon la direction de l'axe Y et le troisième vecteur selon la direction de l'axe Z.
Les coordonnées du centre D du repère décalé 51d porté par le robot 20 dans le repère initial avion 5ïo sont les suivantes :
• selon l'axe X : xd est la distance entre le centre D du repère décalé 51d et le centre O du repère initial 5îo : il correspond à la distance parcourue par le robot 20 lors de son déplacement depuis le point de référence 5, • selon l'axe Y : xd vaut zéro, car le robot 20 reste centré sur le rail 1, • selon l'axe Z : zd est une constante.
Le déplacement du robot 20 peut être calculé précisément par rapport au point de référence 5 en mesurant le mouvement du robot le long du rail 1. Dans un mode de réalisation particulier, il est possible de positionner une plateforme sur le robot 20 elle-même apte à se déplacer par rapport au robot 20. Le déplacement du robot 20 peut avantageusement être calculé en comptant un nombre de motifs 6 du rail 1 au cours du déplacement du robot 20.
Une fois le déplacement du robot 20 réalisé, celui-ci est immobilisé à l'aide d'au moins une came se logeant dans un des creux 3 du motif 6. Ainsi le robot se déplace d'un motif 6 à un autre motif 6.
La figure 3 représente un exemple de réalisation du dispositif de localisation 20, ou robot 20 selon l'invention. Le robot 20 peut par exemple avoir les dimensions suivantes : environ 30cm de long, 20cm de large et 10cm de haut. Ces dimensions définies en rapport avec les dimensions du rail 1 permettent au robot 20 d'avoir une bonne proportion par rapport au rail 1 avec lequel il est en interaction. Notamment ces dimensions permettent au robot 20 d'avoir une assise suffisante pour équilibrer le robot 20 et pour maintenir des angles d'orientations en tangage, roulis et lacet bien maîtrisés.
Le robot 20 comprend un châssis 30 apte à se déplacer au moyen de roues 31 posées sur le sol 21. Le robot représenté pour l'exemple sur la figure 3 possède quatre roues.
Le robot 20 peut être motorisé par un moteur électrique à courant continu, connecté aux deux roues 31 d'un même essieu. En effet, vu que le déplacement s'effectue dans une direction rectiligne, il est pertinent d'avoir deux roues motrices solidaires l'une de l'autre. Avantageusement, et compte tenu de la taille et de la masse du robot, la motorisation d'un seul essieu en simplifie la conception.
Le moteur électrique peut être alimenté par une batterie 32, montée dans l'exemple de la figure 3 sur un des côtés du châssis 30. D'autres positionnements sont possibles sans sortir du cadre de l'invention.
Le robot 20 peut être adapté pour accueillir une plateforme, non représentée, qui peut être mobile ou non. La plateforme est fixée sur le robot à l'aide de plusieurs points d'ancrage 33, au nombre de quatre sur la figure 3, sur lesquels on vient par exemple visser la plateforme.
La plateforme peut être utilisée pour accueillir différents équipements bénéficiant du déplacement du châssis 30 pour différentes applications. Par exemple la plateforme peut accueillir un outil de marquage utilisé pour repérer précisément des positions dans la cabine de l'avion.
Si la plateforme est mobile, tel que représenté sur la figure 3, les points d'ancrage 33 sont montés sur des glissières 34. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, les glissières 34 sont agencées pour s'étendre parallèlement au rail 1. D'autres configurations peuvent être envisagées, selon l'utilisation à laquelle est dédiée la plateforme. Par exemple il est possible que la plateforme se déplace latéralement par rapport au rail 1.
Dans le cas où la plateforme est mobile, elle peut ainsi se déplacer le long des glissières 34. Le déplacement peut se faire grâce à un moteur pas à pas 35 qui entraine par exemple une vis sans fin 36 reliée d'autre part à une interface 37 entre la plateforme et le châssis 30. Un intérêt à utiliser un moteur pas à pas 35 est de pouvoir garantir la position d'immobilisation de la plateforme. L'intérêt d'utiliser une vis sans fin est que la plateforme est immobilisée dès que la vis sans fin 36 n'est plus en mouvement. Le moteur peut donc simplement être éteint dès la position souhaitée atteinte.
La taille de la plateforme peut être de l'ordre de 20cmx20cm et sa course peut être par exemple de 100mm, soit quatre fois la longueur du motif 6 du rail 1. Avantageusement, la plateforme peut occuper toute la largeur du robot et se déplacer d'un bord avant du robot jusqu'à l'autre bord du robot.
Il est aussi envisageable que la course de la plateforme s'effectue sur une distance équivalente à un PITCH. En effet, un déplacement de la plateforme de la longueur d'un PITCH permet de réaliser toutes les positions possibles par rapport au sol en combinaison avec le déplacement discret du robot 20 sur le rail 1.
Avantageusement, une course de la plateforme sur une longueur d'au moins trois PITCH permet d'avoir une grande liberté d'utilisation du robot 20 : pour des applications nécessitant une grande précision, la plateforme pourra se déplacer sans qu'il y ait besoin de libérer le châssis 30 de sa position d'immobilisation, de le déplacer, de l'immobiliser à nouveau. Il existe ainsi plusieurs combinaisons de positions du châssis 30 sur le rail 1 et de la plateforme sur le châssis 30 pour un déplacement donné. Il est ainsi possible de définir des stratégies différentes pour choisir la combinaison de déplacements à mettre en œuvre.
Une stratégie possible peut être, parmi toutes les combinaisons possibles de ne retenir que celle qui minimise le déplacement de la plateforme par rapport au châssis 30.
Une autre stratégie possible peut être, de conserver le châssis immobile autant que possible.
Le châssis 30 peut avantageusement comporter des capteurs de proximité avant et arrière 38 (seul un capteur arrière est représenté sur la figure 3). Les capteurs de proximité 38 détectent une proximité du robot 20 avec un objet et permettent de lever une alerte si la proximité est critique, afin que le robot 20 soit arrêté pour éviter tout endommagement dudit robot 20.
La figure 4 représente une partie centrale 40 du robot 20 située sous le robot 20 et fixée sur le châssis 30, par l'intermédiaire de quatre pattes de fixation 41.
La partie centrale 40 comprend deux excroissances centrales 42 adaptées pour pénétrer dans la cavité 2 du rail 1 lorsque le robot 20 est positionné au-dessus du rail 1. Les deux excroissances centrales 42 permettent de guider le robot 20 au court de ses déplacements selon le rail 1 et permettent également de maintenir le robot 20 positionné sur le rail 1.
Entre les deux excroissances centrales, dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le robot 20 peut comporter une roue d'engrenage 43. Dans le mode de réalisation présenté, la roue d'engrenage est une roue dentée. La roue d'engrenage 43 est décrite plus en détail par la suite. La roue d'engrenage 43 est adaptée pour engrainer dans les motifs 6 du rail 1.
Une alternative de réalisation de la motorisation du châssis est d'utiliser un moteur directement relié à la roue d'engrenage 43. Dans ce cas, un moteur à courant continu ou un moteur pas à pas peuvent être utilisés. Ce type de réalisation pourrait être intéressant pour des robots très légers. Cependant, dans l'application décrite par la suite, ce mode de motorisation n'est pas privilégié du fait de la forme du motif 6 du rail 1. En effet, il faudrait à chaque dent de la roue d'engrenage au moins trois points d'appuis distincts sur le rail 1 pour que l'effort soit transmis efficacement du robot 20 vers le rail 1, dans l'axe du rail 1.
De chaque côté de la roue d'engrenage 43 est fixé un disque de comptage 44 des motifs 6. Le comptage des motifs 6 lui-même est réalisé grâce à au moins un capteur optique de position 45 solidaire de la partie centrale 40, qui est donc fixe par rapport à ladite partie centrale 40. Un capteur optique de position 45 peut être positionné en regard de chaque disque de comptage 44 des motifs. Le disque de comptage 44 est pourvu de formes 400 positionnées régulièrement sur le tour de la roue et permettant de compter chaque déplacement de la roue d'engrenage 43 le long du rail 1, c'est-à-dire de motif 6 de rail 1 en motif 6 de rail 1.
De part et d'autres des deux excroissances centrales 42 sont positionnées deux cames 46. Les cames 46 sont mobiles en rotation selon l'axe Zd. Le déplacement des cames 46 est réalisé au moyen d'un servomoteur 47 pour chaque came 46. Chaque servomoteur 47 peut se situer au-dessus d'une came 46. Les servomoteurs 47 sont solidaires de la partie centrale 40. Les cames 46 sont aptes à bloquer le robot 20 en se positionnant par rotation chacune dans un creux 3 du rail 1. Ainsi les axes des cames 46 sont espacés d'une distance correspondant à la dimension d'un nombre fini de motifs 6. Avantageusement la présence de deux cames 46 permet une meilleure immobilisation du robot 20.
L'utilisation d'un moteur à courant continu en liaison directe avec l'essieu des roues 31 ou même lié audit essieu par un démultiplicateur ne permet pas une immobilisation complète du châssis 30. L'utilisation des cames 46 permet avantageusement de remplir cette fonction d'immobilisation.
La partie centrale 40 peut en outre comprendre, par exemple à l'une de ses extrémités, un lecteur optique 48 d'un point de référence 5. Le lecteur optique 48 de point de référence 5 permet au robot d'identifier automatiquement un point de référence 5 en parcourant le rail 1. Le centre du lecteur optique 48 d'un point de référence 5 se situe à une distance d'un axe d'une came 46 valant un nombre entier de PITCH.
La partie centrale 40 peut comprendre également deux excroissances supplémentaires 49 à chaque extrémité de la partie centrale, afin d'entourer chaque came 46 par une excroissance 42, 49.
L'ensemble formé des excroissances centrales 42 et des excroissances supplémentaires 49 sera nommé par la suite simplement l'excroissance.
La figure 5 représente de manière schématique le dispositif de localisation 20 vu de face c'est-à-dire dans le plan (Y, Z). Sur la figure 5 sont représentés le châssis 30, les roues 31, le sol 21 et le rail 1. La figure 5 permet de voir l'excroissance 42, 49, ainsi que les cames 46 en position de blocage, dans la cavité 2 du rail 1. Les cames 46 en position de blocage se logent dans un creux 3 du rail 1 et se mettent en appui sur les parois dudit creux 3.
L'excroissance 42, 49 permet un centrage du robot 20 sur le rail 1 en se logeant dans la cavité 2 du rail 1. Ainsi, l'excroissance 42, 49 interdit la rotation du robot 20 autour de l'axe Z ainsi que la translation selon l'axe Y. De plus, l'excroissance 42, 49 permet de guider le robot 20 lors de son déplacement sur le rail 1.
L'immobilisation du robot 20 sur le rail 1 s'effectue en des positions discrètes selon les motifs 6 du rail.
La figure 6 représente un exemple de profil de came 46 pouvant être utilisé dans le cadre de l'invention. Il est possible de décrire le profil de la came 46 à l'aide des trois sections suivantes :
• une première section dite linéaire qui permet la mise en ligne de la came 46 avec les excroissances 42, 49 lorsque le robot 20 se déplace ; la came 46 est ainsi en position de déplacement ;
• une deuxième section dite circulaire qui se place et en contact du creux 3 du rail 1 en position de blocage ;
• une troisième section dite à rayon variable permettant de recentrer le robot 20 pendant son immobilisation.
La came 46 s'inscrit dans un cercle 60. La came 46 est composée de quatre parties définies dans le sens de rotation 61 de la came 46 :
• une première partie A-C composée de la deuxième section circulaire A-B et de la troisième section à rayon variable B-C, • une deuxième partie C-D composée de la première section linéaire, • une troisième partie D-E composée de la deuxième section circulaire et d'une troisième section à rayon variable, et • une quatrième partie E-A composée de la première section linéaire.
Les deuxième et quatrième parties C-D, E-A sont des parties agencées pour adopter le profil de l'excroissance 42, 49 lorsque la came 46 est en position de déplacement. En position de déplacement, les deuxième et quatrième parties C-D, E-A se retrouvent donc parallèles au rail 1 et peuvent ainsi glisser dans la cavité 2 du rail 1.
Les première et troisième parties A-C et D-E sont agencées pour se positionner dans les creux 3 du rail 1 en position de blocage. La deuxième section circulaire se place au contact du rail 1 en position d'immobilisation et assure ainsi le maintien dans cette position. La troisième section à rayon variable permet de recentrer le robot 20 face au motif en début de rotation de la came 46. A cette fin, le rayon variable dé croit continûment dans le sens de rotation 61. Autrement dit, le rayon variable au contact du rail croît à partir du point C jusqu'à atteindre un rayon légèrement inférieur au rayon de la partie circulaire du motif 6 au niveau du point B lors de la rotation de la came 46 dans le sens de rotation 61.
Les dimensions générales d'une came 46 sont adaptées à la taille du rail 1 et des motifs 6. Par exemple : la largeur D-E, A-C de la came 46 est adaptée à la taille de la cavité 2 entre deux bosses 4 du motif 6 se faisant face, et la longueur de la came 46 est adaptée à la taille de la cavité 2 entre deux creux 3 d'un motif 6. La came 46 et le motif 6 du rail 1 possèdent un jeu dimensionnel réduit afin de permettre la rotation de la came 46 et une bonne immobilisation du robot 20.
La deuxième section à rayon circulaire A-B est adaptée pour garantir une bonne immobilisation du robot 20. Ainsi, un angle Cleo n ta et est défini entre les rayons du cercle 60 au point A et au point B de la première partie à rayon circulaire. Il est nécessaire que la longueur de la deuxième section à rayon circulaire A-B soit la plus importante possible pour avoir un angle Cleo n ta et important, pour avoir une bonne immobilisation. La première partie A-C comprend en outre une troisième section à rayon variable B-C. La position du point C, jonction entre la première partie A-C et la deuxième partie C-D peut être définie par un décalage Δχ qui est une distance entre le cercle 60 et le point C sur la droite définissant le profil de la deuxième partie C-D. Le décalage Δχ est choisi le plus grand possible afin d'avoir une action de recentrage du robot 20 optimale.
Afin d'optimiser les contraintes précédemment énoncées sur Cleo n ta et et Δχ, un exemple peut être de prendre Δχ de l'ordre de 3mm et Clcontact— amaxx60% soit de l'ordre de 45°, amax étant défini comme l'angle entre deux droites passant chacune par l'intersection des droites définissant les deuxième et quatrième parties C-D, E-A, avec I le cercle 60.
La troisième section à rayon variable est définie par le profil de la came 46 entre les points B et C. Au moins deux types de profils peuvent être envisagés :
• un premier profil 62 de type spirale passant par les points B et C, defini par la relation — = constante, άθ • un deuxième profil 63 de type spirale passant toujours par les points B et C mais défini par la relation = constante.
άθ
Le premier profil 62 est défini par la distance r entre le centre du cercle 60 et un point du premier profil (entre B et C), et l'angle Θ entre une droite reliant le centre du cercle 60 et le point B (ou le point C) et une droite reliant le centre du cercle 60 et un point du premier profil (entre B et C). Ainsi, lors du parcours du premier profil dans le sens de rotation 61 de la came, la distance entre le centre du cercle 60 et le point de contact de la came 46 et du motif 6 varie linéairement. L'effort réalisé par la came 46 sur les parois dudit motif 6 est constant du fait que la variation du rayon r est proportionnelle à la variation de l'angle Θ. L'équation du premier profil 62 de la came 46 sur la troisième section à rayon variable peut donc être donnée par :
r = k3 + r0, dans laquelle r0 et k sont des constantes entièrement déterminées par le fait que le premier profil passe par les points B et C.
Le deuxième profil 63 est défini de sorte que, la rotation de la came 46 engendre un déplacement du robot 20 lors de son contact avec le motif 6, ledit centre du cercle 60 se déplaçant de manière proportionnelle à l'angle de rotation Θ de la came 46. Ainsi, le robot 20 est recentré de façon proportionnelle avec la rotation de la came 46. Dans ce cas, le deuxième profil 63 à rayon variable peut être défini par les expressions suivantes :
dans lesquelles Zo, θ0, h et U sont des constantes entièrement déterminées par le fait que le premier profil passe par les points B et C.
Le premier profil 62 présente l'avantage d'être simple à calculer et à mettre en œuvre.
Le deuxième profil 63 présente l'avantage d'avoir un couple de rotation régulier au niveau de la came 46 pour obtenir un micro déplacement du robot afin qu'il ait une position d'immobilisation correspondant exactement au creux 3 du motif 6. Le deuxième profil 63 est donc mécaniquement plus avantageux que le premier profil 62.
D'autres types de profil, peuvent également être définis. Par exemple, la troisième section peut être comme la deuxième section, circulaire à rayon constant.
La came 46 peut être réalisée dans un matériau plastique rigide comme l'ABS (pour Acrylonitrile Butadiène Styrène) qui présente les avantages suivants : peu de déformation au contact d'un matériau dont est fait le rail 1 tel que l'aluminium, et n'engendrant pas de contrainte mécanique sur le rail, c'est-à-dire n'entrainant aucune usure du rail 1 lors du contact de ce dernier avec la came 46.
Les figures 7a et 7b représentent deux des positionnements possibles pour les cames 46 : une première position de déplacement est représentée sur la figure 7a, une deuxième position de blocage est représentée sur la figure 7b. Les figures 7a et 7b présentent des vues de dessus, c'est-à-dire dans le plan (X, Y) des excroissances 49, 42 et des cames 46.
Sur la figure 7a, les cames 46 sont représentées en position de déplacement ou position neutre, c'est-à-dire que leur positionnement rend possible le déplacement du robot 20. En effet elles sont positionnées de manière à assurer une continuité entre l'excroissance centrale 42 et les excroissances extérieures 49.
Sur la figure 7b, les cames 46 sont représentées dans une position empêchant le déplacement du robot 20. Lors de l'immobilisation du robot 20, un angle des cames 46 avec l'axe 71 d'élongation du rail peut avantageusement être compris entre 45° et 60° afin d'optimiser l'immobilisation selon les directions X et Y. D'autres angles peuvent être envisagés sans sortir du cadre de l'invention, comme un angle entre 60° et 90° par exemple.
Avantageusement aussi, la rotation des deux cames 46 autour de leur axe 70 peut se faire en sens inverse afin de bloquer le déplacement le long du rail 1 dans les deux sens de parcours possibles du rail 1. Alternativement les cames 46 peuvent aussi tourner dans le même sens.
Les deux cames 46 sont situées suffisamment loin l'une de l'autre pour éviter toute rotation du robot 20 autour de l'axe Z lors de son immobilisation. D'autres positions des cames 46 peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention, même si elles sont beaucoup moins avantageuses. On pourrait par exemple envisager une seule came 46 à une extrémité des excroissances.
La figure 8 représente un exemple d'un dispositif d'identification de la position d'un point de référence 5 du rail 1.
La figure 8 présente en vue de dessus, dans le plan (X, Y) le rail 1 et un point de référence 5 positionné au fond de la cavité 2 du rail 1. Sur la figure 8, le dispositif d'identification et d'acquisition de point de référence 5 se trouve sur une excroissance 42, 49. Par exemple, le dispositif d'identification et d'acquisition du point de référence 5 du rail 1 peut comprendre un lecteur optique 80 du point de référence 5 situé sous l'excroissance 42, 49. Le lecteur optique 80 du point de référence 5 lit continûment la surface au centre et au fond de la cavité 2 du rail 1 afin de détecter le point de référence 5 par analyse du contraste. En effet, un point de référence 5 se caractérise généralement par son contraste avec le fond du rail 1. La détection de la zone de contraste permet donc d'identifier un point de référence 5 le long de l'axe X d'un repère initial 5ïo. Par convention, la surface contrastée constituant le point de référence 5 est centrée sur un creux 3 d'un motif 6 du rail 1. Avantageusement le dispositif d'identification d'un point de référence 5 est capable de s'auto-calibrer : par exemple un premier passage le long du rail 1 permet au dispositif d'identification d'un point de référence 5 de déterminer un contraste moyen du fond de la cavité intérieure du rail pour ensuite pouvoir détecter la zone contrastante du point de référence 5 par simple différence entre le contraste moyen et le contraste détecté par le lecteur optique 80 du point de référence 5.
La lecture optique peut avantageusement être réalisée au moyen d'un capteur d'intensité lumineuse que l'on peut calibrer simplement en spécifiant un seuil de détection de contraste au-delà duquel il doit considérer qu'il est en présence d'un point de référence 5. Cette solution est avantageusement simple à mettre en œuvre, peu chère et ne nécessite pas de parcours préalable du rail 1 pour calibrage.
Un moyen plus coûteux pour réaliser cette détection est d'utiliser une caméra. Par exemple il est possible d'utiliser une caméra noir et blanc. Ce dispositif nécessitera un premier parcours du rail afin d'identifier un contraste moyen.
Une autre alternative peu coûteuse de détection optique du point de référence 5 est de disposer, sur le robot 20, d'une cible ou d'un marquage du point de référence 5. Il s'agira ensuite de faire concorder manuellement la position du marquage sur le robot 20 avec la position du point de référence 5 sur le rail 1 en une position dite initiale pour le robot 20. Le robot 20 sera ainsi déplacé manuellement sur le rail par un opérateur pour le placer dans sa position initiale.
La figure 9 représente un exemple d'un dispositif de mesure de position relative au point de référence 5 sur le rail 1.
Une mesure de position sur le rail 1 est une mesure discrète en ce qu'elle repose sur un comptage de motifs 6 parcourus à partir d'un point de référence 5 par le robot 20.
La mesure de position relative du robot 20 sur le rail 1 peut être réalisée de différentes manières :
• en utilisant des moyens optiques simples comme des capteurs d'intensité lumineuse orientés vers le rail, • en utilisant des moyens optiques plus évolués de type caméra pointant vers le rail, • en utilisant des moyens mécaniques simples de contact avec le rail de type micro-interrupteurs, • en utilisant des moyens mécaniques plus complexes adaptés au profil du rail.
La figure 9 représente l'utilisation de capteurs de d'intensité lumineuse simples 90, 91 orientés vers le rail. Sur la figure 8 est également représenté le lecteur optique 80 de détection du point de référence 5.
La méthode de lecture représentée sur la figure 8 réalise une mesure directement sur les motifs du rail 1.
Les capteurs d'intensité lumineuse 90, 91 sont placés sur le châssis 30 du robot 20 au-dessus du rail de façon à voir le défilement des creux 3 et des bosses 4 du motif 6 du rail 1. L'enchaînement des transitions entre les creux 3 et les bosses 4 permet par exemple de compter les creux 3.
Chaque capteur d'intensité lumineuse 90, 91 est agencé pour avoir deux états possibles : un premier état au-dessus d'une bosse 4 et un deuxième état au-dessus d'un creux 3.
Il est possible d'envisager le même fonctionnement et le même positionnement pour des capteurs sous la forme de micro-interrupteurs.
La présence de deux capteurs permet de construire un codeur de position, de type roue codeuse, qui permet en outre de déterminer le sens de déplacement du robot 20 sur le rail 1. Le principe du codage utilise les deux états de chaque capteur et les combine pour obtenir quatre états d'un système de codage comprenant les deux capteurs. Par exemple chaque capteur a un état haut lorsqu'il se trouve au-dessus d'une bosse 4 et un état bas lorsqu'il se trouve au-dessus d'un creux 3. Le système de codage est réalisé de façon à ce que la transition entre chaque état ne peut être réalisée que vers deux autres états. C'est ainsi que l'on peut déterminer le sens de déplacement du robot 20. Le retour à un même état en ayant rencontré tous les autres états dans un certain ordre indique le sens de déplacement du robot 20.
Un exemple de fonctionnement d'un système à quatre états est représenté sur la figure 10a. Un premier capteur n°l est un capteur à deux états : haut et bas. Le deuxième capteur n°2 est aussi un capteur à deux états. Les états possibles du système de codage composé du capteur n°l et du capteur n°2 sont décrits de la manière suivante : (état capteur n°2, état capteur n°l). Les états successifs que peut prendre le système de codage sont les suivants dans un premier sens, dit sens AV pour « avant » : (haut ; haut), (haut ; bas), (bas ; bas), (bas ; haut), (haut ; haut) et ainsi de suite. Les états successifs que peur prendre le système de codage sont les suivants dans un deuxième sens dit sens AR. pour « arrière » : (haut ; haut), (bas ; haut), (bas ; bas), (haut ; bas), (haut ; haut), et ainsi de suite. Ainsi une succession de deux états permet de détecter le sens de déplacement du robot 20.
La figure 10b représente les mêmes états des capteurs n°l et n°2 représentés sur la figure 10a mais sous forme de deux signaux évoluant entre les paliers haut et bas de façon désynchronisée : un delta entre les deux signaux permet d'obtenir le système de codage à quatre états décrit plus haut. Sur la figure 10b, le cycle est découpé en quatre états de longueur équivalente. Dans la présente invention, un état parmi les quatre états est particulièrement intéressant : l'état (haut ; haut) représenté sur les figures 10a et 10b. Cet état particulier dans le cadre de l'invention est choisi comme indiquant que les deux capteurs 90, 91 sont positionnés au-dessus d'une bosse 4 du motif 6 par exemple. Cette référence peut être simplement le capteur de détection du point de référence 5. Ainsi lorsque le lecteur optique de détection 80 du point de référence 5 se trouve positionné au-dessus du centre d'un creux 3 d'un motif 6, cela signifie que le robot 20 s'est déplacé d'un nombre entier de motifs 6. Il est possible, sans sortir du cadre de l'invention, d'utiliser un autre état et un autre point de référence 5 sur le robot 20. Pour la mise en œuvre de l'invention, un décalage delta particulier est choisi de façon à réduire la longueur de l'état (haut ; haut) et ceci afin d'améliorer précision de la détection et de l'identification de cet état, donc du centre de creux 3 du motif 6. Cette précision permet de simplifier le passage du robot 20 en position d'immobilisation en faisant en sorte que les cames 46 soient correctement positionnées vis-à-vis des creux 3 avant d'entamer leur rotation vers une position de blocage.
Sur la figure 9 le système de codage, ou système de comptage présenté comprend deux capteurs d'intensité lumineuse 90, 91. Les deux capteurs d'intensité lumineuse 90, 91 sont positionnés au-dessus de chacun des bords d'un même creux 3. Le décalage Delta entre les deux capteurs selon l'axe X est tel qu'ils restent tous deux dans un même état, par exemple l'état « haut » sur un court déplacement du robot 20. Par exemple on peut prendre Delta valant 2mm à 3mm. Avantageusement, le lecteur optique de détection 80 du point de référence 5 se trouve à une distance proportionnelle à la longueur d'un motif du centre du système de comptage.
Un tel système de comptage de motifs peut être réalisé à l'aide de capteurs optiques réflectifs. Un tel capteur est avantageusement d'un encombrement réduit de l'ordre de 7mmx7mm. Il est composé d'un émetteur infrarouge, d'un phototransistor et d'un filtre bloquant la lumière naturelle.
Le système de comptage comprend un moyen de calcul relié aux capteurs qui sur détection de l'état (haut ; haut) du système de comptage va incrémenter un compteur qui permettra de fournir une mesure de la distance parcourue par le robot 20.
Avantageusement, le système de comptage composé de deux capteurs optique 90, 91 peut s'auto-calibrer : un premier passage le long du rail 1 permet de déterminer un niveau moyen de contraste des bosses 4 et des creux 3 sur tout le long du rail 1, et ce afin de déterminer un seuil de transition, c'est-à-dire une valeur signifiant que l'on passe d'une détection d'un creux 3 à une détection d'une bosse 4 ou inversement.
Avantageusement les composants utilisés pour ce système de comptage sont peu onéreux et simples à monter.
Une méthode alternative peut être d'utiliser une capture optique plus évoluée en utilisant par exemple une caméra associée à un logiciel de reconnaissance de forme. Un tel système est apte à détecter continûment le profil du rail et notamment la succession des motifs 6. Avantageusement, un tel système permet en outre la détection du point de référence 5. Ainsi il peut avantageusement remplir les deux fonctions de référencement et de mesure du déplacement par rapport à ladite référence. Un tel système permet d'obtenir des mesures robustes quelle que soit la hauteur du rail.
L'utilisation de moyens mécaniques simples comme des microinterrupteurs avantageusement peu sensibles à l'environnement lumineux, permet une mesure robuste vis-à-vis de l'état de surface du rail. Par exemple si le rail est pourvu de traces de couleurs indépendamment des bosses et des creux, la mesure sera indifférente à ces traces.
D'autres moyens mécaniques peuvent être mis en œuvre comme la roue d'engrenage 43 présentée sur la figure 4. La roue d'engrenage 43 vient ainsi engrener dans les creux 3 des motifs 6 du rail 1. Le profil et la taille de la roue sont adaptés au motif 6 du rail 1. La répétition du motif 6 permet un fonctionnement de la roue d'engrenage 43 identique dans les deux sens de parcours du rail 1.
Le système de comptage comportant la roue d'engrenage 43 transforme une position linéaire (le long du rail 1) en un angle de rotation de la roue d'engrenage 43. La mesure de la position sur la roue s'effectue de manière classique selon le principe d'une roue codeuse déjà exposé.
Dans un mode de réalisation alternatif, non représenté, il est possible de mettre en mouvement le dispositif de mesure de position relative indépendamment du châssis 20 (et vice-versa) par exemple avec un moteur pas à pas du même type que celui prévu pour un déplacement de la plateforme. Dans ce mode de réalisation particulier, il n'est alors plus nécessaire de disposer d'une plateforme mobile selon le rail 1 pour avoir une bonne précision de positionnement, c'est-à-dire un positionnement avec une précision inférieure à un PITCH. Avantageusement cette solution permet de limiter la taille du robot.
La figure 11 représente une des réalisations possibles du système de comptage à roue d'engrenage 43. Sur la première réalisation, représentée sur la figure 11, la roue d'engrenage 43 possède sur une de ses faces deux disques de comptages concentriques 110, 111 portant un motif réparti circonférentiellement et de manière régulière. L'un des deux disques 111 est un disque plus grand que l'autre disque 110 afin que les motifs de chaque disque 110, 111 soient visibles. Les deux disques 110, 111 peuvent par exemple être superposés. Le nombre de motifs de chaque disque 110, 111 est un multiple du nombre de dents 112 de la roue d'engrenage 43. Un lecteur optique 113, 114, tel que le lecteur optique 45 du point de référence solidaire, de la partie centrale 40 représentée sur la figure 4, est placé en regard des motifs de chaque disque 110, 111 afin de constituer une roue codeuse utilisant le même principe que le système de codage décrit sur les figures 10a et 10b. La position des motifs du premier disque 110 par rapport aux motifs du deuxième disque 111 sont répartis selon le mettre principe que celui utilisé pour la figure 9 c'est-à-dire avec un delta minimum suffisamment faible entre un motif du premier disque 110 et un motif du deuxième disque 111, pour avoir une bonne détection des creux 3 des motifs du rail 1. Les premier et deuxième disques 110, 111 peuvent être du même côté de la roue d'engrenage 43. Avantageusement, ceci permet d'avoir les parties électroniques du système de comptage colocalisées, ce qui simplifie le montage.
Alternativement, tel que représenté sur la figure 12, chaque disque 110, 111 peut être d'un côté de la roue ainsi que son lecteur optique associé 113. Ce mode de réalisation du système de comptage présente l'avantage de pouvoir positionner des disques de même circonférence sur chaque face mais avec des motifs décalés de la même manière que sur la figure 11.
Un autre mode de réalisation possible du système de comptage est représenté sur la figure 13 sur laquelle on retrouve la roue d'engrenage 43, et le rail 1 pourvu de creux 3 et de bosses 4.
Dans ce mode de réalisation, la roue d'engrenage 43 est pourvue d'un unique troisième disque 132 tel que le premier disque 110 par exemple. Le système de comptage comporte dans ce mode de réalisation deux lecteurs optiques 130, 131 décalé l'un par rapport à l'autre et lisant le même motif du troisième disque 132. Les capteurs optiques 130, 131 sont agencés de manière à générer une séquence répétitive de quatre états distincts afin de constituer une roue codeuse utilisant le même principe que celui décrit sur les figures 10a et 10b.
Une autre mise en œuvre du système de comptage telle que représenté sur la figure 14 peut comprendre un capteur de rotation 140 solidaire de l'axe tournant de la roue d'engrenage 43. Il est ainsi simple de déterminer la distance parcourue par le robot 20 en fonction des rotations de la roue d'engrenage 43.
Quel que soit le mode de réalisation du système de comptage à roue d'engrenage 43, ce dernier rend la mesure indépendante de l'état de surface du rail 1. De plus il n'est pas nécessaire de le calibrer : les capteurs du système de comptage peuvent être isolés du rail 1 et de l'extérieur et donc rendent le système de comptage robuste à l'environnement lumineux ou aux différences d'état de surface du rail 1.
La figure 15 représente plus en détail un exemple de réalisation d'une roue d'engrenage 43 selon l'invention.
La dimension de la roue d'engrenage 43 est importante pour la performance du système de comptage : plus la roue est grande, mieux elle engrène sur le rail 1. Cependant, plus la roue d'engrenage 43 est grande, plus elle est encombrante. Il est donc nécessaire de trouver un design optimal pour la roue d'engrenage 43.
En considérant le motif 6 du rail 1 tel que représenté sur la figure la, une roue d'engrenage 43 très petite aura du mal à entretenir l'engrènement avec le rail : une dent 150 sera complètement sortie du rail 1 alors que la dent suivante 151 ne sera pas encore entrée dans le rail 1. Pour maintenir un engrènement continu dans les deux sens de parcours du rail 1, il est nécessaire que deux dents successives 150, 151 engrènent en même temps dans deux creux 3 de deux motifs 6 successifs. Si le nombre de dents 150, 151 est trop faible alors le rayon de la roue sera trop petit et les bords opposés de deux dents successives 150, 151 de la roue d'engrenage 43 peuvent se trouver hors du rail 1. Un moyen de s'affranchir de ce phénomène est d'augmenter la hauteur h des dents. Cependant, la hauteur h des dents 150, 151 est limitée par la hauteur de la rainure ou profondeur du rail 1.
Dans l'exemple d'application de l'invention, c'est-à-dire avec une longueur de motif 6 de un pouce et avec le motif 6 présenté sur la figure la, il est recommandé d'utiliser une roue d'engrenage 43 avec un minimum de sept dents 150, 151 afin de garantir un bon engrènement dans les deux sens sur le rail 1. La conception de la roue d'engrenage 43 est donc directement imposée par la forme du motif 6 du rail 1. Si on considère une coupe de la roue d'engrenage 43 et du rail 1 selon un plan vertical (X,Z) passant par l'axe du rail et perpendiculaire au plan du sol 21, la roue d'engrenage 43 engrène dans un motif caractérisé par les distances di et d2 : di étant la longueur du creux 3, et d2 étant la longueur de la bosse 4 au niveau du plan de coupe de la roue d'engrenage 43 représenté sur la figure 15. Les longueurs di et d2 peuvent être différentes selon le plan de coupe (X,Z) c'est-à-dire selon les coordonnées du plan de coupe (X,Z) le long de l'axe Y, et ceux du fait que les creux 3 sont de forme circulaire. Cependant, quel que soit le plan de coupe (X,Y), on a toujours di+d2=longueur du motif 6 = PITCH.
Le profil de la roue d'engrenage 43 selon le plan de coupe (X,Z) est composé d'un cercle 152 de rayon constant r0 sur le pourtour duquel on vient positionner des dents 150, 151. Chaque dent 150, 151 possède un même profil.
Pour une taille de roue d'engrenage 43 déterminée, comprenant sept dents 150, 151, telle que représentée sur la figure 15, le profil des dents 150, 151 dépend uniquement de di et d2. La hauteur h des dents 150, 151 est limitée par la profondeur de la rainure du rail 1 d'une part et par la largeur du creux di d'autre part. Un profil d'un côté de la dent 150, est défini sous forme paramétrique dans un repère polaire centré sur le centre 155 de la roue d'engrenage 43 avec t une variable de construction limitée par la hauteur des dents h, r une distance d'un point du profil de la dent 150 au centre de la roue, c'est-à-dire au centre 155 du cercle 152 et a un angle entre le rayon r passant par un premier point du profil 153 de la dent 150 et un rayon passant par un point 154 du profil de la dent 150 également positionné sur le cercle 152 :
ir = r071 + /2 = t - tan 11 avec :
\r0=Nà^PITCHHn et 7Vdents étant le nombre total de dents 150, 151 de la roue d'engrenage 43.
La figure 16 présente un schéma fonctionnel du robot 20 : Le robot 20 comprend donc un châssis 30, une plateforme 160, des moyens de motorisation de la plateforme 160 et du châssis 30.
Le robot 20 comprend en outre un dispositif de commande ou dispositif de contrôle et de transmission d'informations 162.
Le châssis 30 et ses équipements peuvent remplir les fonctions suivantes : déplacement du robot 20 sur le rail 1, immobilisation du robot 20 sur une position du rail 20, mesure de positions lors du déplacement du robot 20 sur le rail 1, identification d'un point de référence 5 du rail 1.
La plateforme 160 peut également porter un accessoire 163 comme par exemple un outil de marquage.
Le dispositif de contrôle et de transmission 162 peut être un microprocesseur embarqué sur le châssis 30. Le dispositif de contrôle et de transmission permet de mettre en œuvre les différentes étapes du procédé de localisation selon l'invention.
Le dispositif de contrôle et de transmission 162 peut être associé à une interface de transmission qui envoie et reçoit des données vers et de l'accessoire (163).
Le dispositif de contrôle et de transmission 162 peut commander le déplacement et l'immobilisation du châssis 30, en commandant la motorisation 161 du châssis 30. Le dispositif de contrôle et de transmission 162 peut également commander le déplacement de la plateforme 160. Le dispositif de contrôle et de transmission 162 peut commander ces déplacements soit sur réception d'un ordre de déplacement venant de l'accessoire 163 ou d'un dispositif extérieur au robot 20, soit automatiquement, par exemple pour parcourir le rail 1 afin de réaliser un calibrage automatique des lecteurs optiques du robot 20 si il en est pourvu ou encore, afin d'identifier un point de référence 5 et d'en acquérir la position sur le rail 1. Le dispositif de contrôle et de transmission 162 peut alors enregistrer cette position et la transmettre par exemple à l'accessoire 163.
Le dispositif de contrôle et de transmission 162 peut également commander l'immobilisation du robot 20 soit automatiquement, soit sur ordre de l'accessoire 163 ou encore sur une consigne provenant d'un dispositif extérieur au robot 20. Une fois le robot 20 immobilisé, une mesure de sa position peut être transmise au système de contrôle et de transmission 162.
Le dispositif de contrôle et de transmission 162 peut en outre recevoir de la part de l'accessoire 163 ou d'un autre dispositif extérieur une consigne de positionnement. Le dispositif de contrôle et de transmission 162 commande alors le déplacement du robot 20 jusqu'à atteindre le positionnement souhaité.
Au cours du déplacement du robot 20 sur le rail 1, le système de comptage réalise une mesure des positions successives du robot 20, relativement au point de référence 5. Cette mesure peut ensuite être transmise à l'accessoire 163.
Avantageusement, l'invention permet un positionnement très précis et évite des mesures fastidieuses parfois dans des positions peu ergonomiques pour le géomètre. Un autre avantage est que le robot selon l'invention est peu encombrant, ce qui permet à d'autres personnes de travailler dans la cabine en même temps que les mesures sont réalisées. Ceci permet de gagner du temps lors de l'aménagement d'une cabine d'un avion par exemple.

Claims (26)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif de localisation (20) adapté pour se déplacer et se positionner sur un rail creux (1) rectiligne de fixation, en contact avec un sol (21) d'une cabine d'un véhicule dans laquelle la localisation est réalisée, ledit dispositif comprenant un châssis (30) pourvu de roues (31) adaptées au déplacement dudit dispositif (20) le long du rail (1), lesdites roues (31) étant en contact avec le sol (21) de la cabine, ledit châssis (30) comprenant au moins une excroissance longitudinale (42) positionnée sous le châssis (30) et se logeant à l'intérieur de la cavité (2) du rail (1) de façon à guider le déplacement du dispositif de localisation (20) le long du rail (1), caractérisé en ce que ledit dispositif comprend en outre :
    • des moyens de blocage (46) temporaire du dispositif de localisation (20) ;
    • un moyen d'acquisition (80) d'au moins un point de référence (5) ;
    • un dispositif de mesure (43) de la position relative dudit dispositif de localisation (20) par rapport à l'au moins un point de référence (5) le long du rail (1).
  2. 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens de blocage temporaire (46) comprennent au moins une came (46) se logeant à l'intérieur de la cavité (2) du rail (1) et apte à prendre au moins deux positions :
    • une première position permettant le déplacement du dispositif de localisation (20) ;
    • une deuxième position de blocage du dispositif de localisation (20).
  3. 3. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'au moins une came (46) est en alignement avec l'au moins une excroissance longitudinale (42) dans la première position de déplacement, et ladite au moins une came (46) est sensiblement perpendiculaire à l'élongation du rail (1) dans la deuxième position de blocage.
  4. 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend deux cames (46) situées de part et d'autre de l'au moins une excroissance longitudinale (42).
  5. 5. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend deux excroissances longitudinales (49) supplémentaires situées de sorte à entourer les deux cames (46) par une des deux excroissances longitudinales (49).
  6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ladite au moins une came (46) se loge dans un creux (3) d'un motif (6) du rail (1) dans la deuxième position de blocage, ledit rail (1) présentant un motif régulier bordant l'intérieur de sa cavité (2), ledit motif (6) présentant une succession alternée de creux (3) et de bosses (4) de chaque côté du rail (1), ledit motif (6) se répétant le long du rail (1) de façon symétrique des deux côtés du rail (1).
  7. 7. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la forme d'une came (46) est adaptée à la forme des creux (3) bordant la cavité (2) du rail (1).
  8. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une came (46) est de forme sensiblement rectangulaire, mobile en rotation autour d'un axe (70) situé au centre de la came (46) et fixé au châssis (30), ladite forme rectangulaire présentant des coins aux formes arrondies, et des petits côtés en arc de cercle de façon à épouser un creux (3) de rail (1) en forme d'arc de cercle.
  9. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que deux des coins, latéralement opposés ont un rayon de courbure variable, décroissant dans le sens de rotation (61) de la came (46).
  10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que les deux cames (46) ont des sens de rotation opposés.
  11. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen d'acquisition de l'au moins un point de référence (5) comprend un lecteur optique (45, 80) d'identification de l'au moins un point de référence (5).
  12. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le lecteur optique est un capteur d'intensité lumineuse (45, 80).
  13. 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le lecteur optique est une caméra.
  14. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisé en ce que le dispositif de mesure d'une position relative utilise un moyen de comptage du nombre de répétitions de motif (6) du rail (1) au cours du déplacement du dispositif de localisation (20).
  15. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de mesure de la position relative comprend au moins un lecteur optique (90, 91) de mesure de position sur le rail (1).
  16. 16. Dispositif selon la revendication précédente en combinaison avec la revendication 14, caractérisé en ce que l'au moins un lecteur optique (90, 91) est un capteur d'intensité lumineuse agencé et calibré pour détecter le passage d'un motif (6) à un autre motif (6) au cours du déplacement du dispositif de localisation (20) sur le rail (1).
  17. 17. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dispositif de mesure d'une position relative comprend au moins un lecteur mécanique de type micro-interrupteur agencé pour détecter le passage d'un motif (6) à un autre motif (6) au cours du déplacement du dispositif de localisation (20) sur le rail (1).
  18. 18. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dispositif de mesure d'une position relative comprend une caméra associée à un logiciel de reconnaissance de formes, ladite caméra étant agencée pour filmer les motifs (6) du rail (1).
  19. 19. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que le dispositif de mesure d'une position relative comprend une roue dentée (43) engrainant dans le rail (1), ladite roue dentée (43) étant associée à un dispositif dit de roue codeuse.
  20. 20. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une plateforme mobile par rapport audit châssis (30).
  21. 21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de commande du déplacement du dispositif de localisation (20), et de son immobilisation, ledit dispositif de commande étant en outre adapté à recevoir une consigne de positionnement.
  22. 22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une interface de transmission de la position relative du dispositif de localisation (20).
  23. 23. Procédé de localisation par le moyen du dispositif de localisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    • identification d'un point de référence (5) ;
    • déplacement sur commande du dispositif de localisation (20) en mesurant de manière continue ledit déplacement ;
    • arrêt sur commande avec blocage dudit dispositif de localisation (20) sur le rail (1) ;
    • calcul de la position relative du dispositif de localisation (20) par rapport au point de référence (5) ;
    • transmission de la position de blocage par l'intermédiaire de l'interface.
  24. 24. Procédé de localisation, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape de déplacement sur commande de la plateforme située sur le châssis (30) du dispositif de localisation (20).
  25. 25. Procédé selon l'une quelconque des revendications 23 et 24, caractérisé en ce que l'étape d'identification d'un point de référence comprend une étape préalable de calibrage de l'au moins un lecteur optique (80, 90, 91) du dispositif de localisation (20), comprenant un parcours du rail (1) par le dispositif de localisation (20).
  26. 26. Utilisation d'un rail creux (1) de fixation disposé dans une cabine d'un véhicule pour mettre en œuvre un dispositif de localisation (20) guidé selon ledit rail (1).
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