FR3077130A1 - Dispositif et procédé de mesure de longueur - Google Patents

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Abstract

TITRE : Dispositif et procédé de mesure de longueur Dispositif de mesure de longueur (100) comportant une roue (102), un capteur pour détecter le nombre de rotation et un contrôleur (110) relié au capteur pour déterminer une longueur lorsque la roue (102) roule sur une surface. Le capteur comporte au moins un premier capteur de rotation (104) choisi dans le groupe comprenant : un gyroscope, un magnétomètre et une unité de mesure inertielle (IEMU).

Description

Titre de l'invention : Dispositif et procédé de mesure de longueur
Domaine technique [0001] La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure de longueur et un procédé de mesure de longueur.
Technique antérieure [0002] Selon le document US 2017/0082413 on connaît un dispositif de mesure de longueur et un système de mesure de longueur. Le dispositif de mesure de longueur comporte un boîtier, une première partie rotative logée dans le boîtier et tournant de façon qu’une partie de sa périphérie soit en saillie du boîtier et vienne en contact avec un objet à mesurer.La première partie de détection détecte le nombre de rotations de la première partie rotative via un contrôleur qui transforme le nombre de rotations de la première partie rotative en une mesure de longueur.
[0003] Le dispositif de mesure de longueur comporte une seconde partie rotative avec une bande enroulée sur plusieurs tours et tournant selon que la bande est extraite ou rétractée à travers une sortie réalisée dans le boîtier ainsi qu’une seconde partie de détection qui détecte le nombre de rotations de la seconde partie rotative, le contrôleur convertissant le nombre de rotations de la seconde partie rotative en une mesure de longueur.
[0004] BUT DE L’INVENTION [0005] La présente invention a pour but de développer un dispositif et un procédé de mesure de longueur simple et précis.
[0006] EXPOSE ET AVANTAGES DE L’INVENTION [0007] A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de mesure de longueur comportant une roue un capteur pour détecter le nombre de rotation et un contrôleur relié au capteur pour déterminer une longueur lorsque la roue roule sur une surface, ce dispositif étant caractérisé en ce quele capteur comporte au moins un premier capteur de rotation choisi dans le groupe comprenant : un gyroscope, un magnétomètre et une unité de mesure inertielle (IMU).
[0008] Ce dispositif de mesure permet une mesure précise de la longueur avec des moyens simples.
[0009] Sur une caractéristique le dispositif de mesure comporte au moins un second capteur de rotation installé sur un corps et relié au contrôleur.
[0010] Une autre caractéristique la roue a une surface adhérente.
[0011] Selon une autre caractéristique le contrôleur traite les signaux d’entrée du premier capteur de rotation et du second capteur de rotation pour fournir un signal de sortie à un dispositif de sortie.
[0012] Le dispositif de mesure comporte un dispositif de sortie choisi dans le groupe comprenant : un écran d’affichage relié au corps du dispositif, un écran d’affichage externe, un dispositif de calcul externe, une imprimante ou un serveur.
[0013] Une autre caractéristique le dispositif de mesure a un commutateur axionné pour indiquer le point de départ et le point de fin de course pour recevoir les signaux d’entrée au moins du premier capteur de rotation et au moins du second capteur de rotation.
[0014] L’invention a également pour objet un procédé de mesure de longueur, [0015] dans lequel un commutateur est actionné pour indiquer le point de départ et le point fin pour recevoir les signaux d’entrées au moins du premier capteur de rotation et au moins du second capteur de rotation.
[0016] Ce procédé de mesure de longueur est en outre caractérisé en ce qu’il consiste à recevoir un signal d’entrée d’au moins un second capteur de rotation installé sur le corps du dispositif de mesure de longueur.
[0017] Le procédé est en outre caractérisé en qu’il comporte le traitement des signaux d’entrée reçus au moins d’un premier capteur de rotation et au moins d’un second capteur de rotation pour fournir un signal de sortie.
[0018] Suivant une autre caractéristique le point de départ et le point de fin de course sont marqués en actionnant un commutateur du dispositif de mesure de longueur.
Brève description des dessins [0019] La présente invention sera décrite ci-après à l’aide de modes de réalisation représentés dans les dessins annexés dans lesquels :
[0020] [fig.ljmontre un dispositif de mesure de longueur selon un mode de réalisation de la présente invention, [0021] [fig.2]montre le dispositif de mesure de longueur avec une seconde caractéristique selon un mode de réalisation de l’invention, [0022] [fig.3] montre un procédé de mesure de la longueur correspondant à un mode de réalisation de la présente invention.
[0023] DESCRIPTION DETAILLEE DE MODES DE REALISATION [0024] La figure lmontre un dispositif de mesure de longueur correspondant à un mode de réalisation de la présente invention. Le dispositif de mesure de longueur 100 comporte une roue 102, un capteur pour détecter le nombre de rotations ou la valeur angulaire et un contrôleur 110 relié au capteur pour déterminer une longueur lorsque la roue 102 roule sur la surface d’un objet. Le dispositif de mesure de longueur 100 est caractérisé par un capteur comportant au moins un premier capteur de rotation 104 choisi dans le groupe comprenant : un gyroscope, un magnétomètre et une unité de mesure inertielle (IMU).
[0025] Selon un autre mode de réalisation, la roue 102 est couplée à au moins un premier pignon (non représenté) équipé du premier capteur de rotation 104 dans le dispositif de mesure de longueur 100. En variant, le premier pignon peut lui-même être en prise avec un second pignon équipé du premier capteur de rotation 104.
[0026] Selon un mode de réalisation, le premier capteur de rotation 104 est constitué seulement par un gyroscope. Lorsque la roue 102 roule sur la surface de l’objet dont on veut déterminer la longueur, on calcule la somme cumulée des angles du gyroscope, c’est-à-dire l’angle total. Le signal du gyroscope est donné en radiants par seconde selon trois axes. Toutefois seule la sortie correspondant à l’axe concerné est traitée par le contrôleur 110 ; les autres signaux de sortie correspondant aux autres axes ne sont pas pris en compte.La rotation totale de la roue 102 correspond à la distance parcourue. Il s’agit du périmètre d’un cercle c’est-à-dire 2Πγ. Dans cette formule r est le rayon de la roue 102 et Π = 3,14.
[0027] La longueur (L) est donnée par la relation suivante :
[0028] (L) = 2EI*r*Angle total/360°.
[0029] Selon un autre de mode de réalisation, il est prévu seulement un magnétomètre comme premier capteur de rotation 104. Le magnétomètre mesure l’angle en observant le changement de motif du signal de sortie. Dès qu’un tour complet est exécuté, les valeurs mesurées par le magnétomètre correspondent à la valeur initiale. Le magnétomètre est utilisé après calibrage, vis-à-vis du bruit. L’angle total de rotation se calcule. Avec le magnétomètre on mesure/calcule l’angle de tête en appliquant la formule suivante : angle=atan(By/Bx).
[0030] Dans cette relation Bx et By représentent les valeurs du champ magnétique, mesurées avec le magnétomètre. Le changement d’angle donne l’angle de rotation. L’angle total est alors transformé en une longueur en appliquant la formule suivante L=2II*r*angle total/360.
[0031] Selon un autre mode de réalisation, il est prévu seulement une unité IMU comme premier capteur de rotation 104. L’unité IMU comporte un gyromètre et un accéléromètre. L’unité IMU peut en outre comporter un magnétomètre. En fusionnant les valeurs du gyroscope et de l’accéléromètre, on obtient un quaternion. A partir du quatemion, on calcule les angles d’Euler. En observant la variation des angles d’Euler on calcule l’angle total de rotation puis la longueur en application de la formule suivante :
[0032] L=2IIr*angletotal/360o.
[0033] Au moins le premier de capteur de rotation 104 comporte un gyroscope et un magnétomètre. Le magnétomètre améliore la précision de la détection de la rotation de la roue 102 lorsqu’il est utilisé en combinaison avec le gyroscope. De même l’unité IMU peut servir à la place du magnétomètre avec le gyroscope ou améliorer la précision. De plus on utilise les trois premiers capteurs de rotation 104. Selon une autre variante, seul le magnétomètre et l’unité électromagnétique IMU sont utilisés pour mesurer l’angle. En outre pour améliorer la précision on peut utiliser deux mêmes types de premier capteur de rotation 104 à la place de différents types tel que deux gyroscopes, ou un gyroscope et un magnétomètre.
[0034] La roue 102 a une surface adhérante. La surface adhérante comporte d’une manière non limitative, une dent, une dent pointue, une matière caoutchouteuse ou un moyen analogue. La surface adhérante permet une rotation totale et réelle évitant tout glissement. Le glissement induit des erreurs ou une information fausse. Le rayon tient compte de l’épaisseur ajoutée par la surface adhérante.
[0035] La mesure de longueur commence lorsque la roue 102 touche la surface et roule. La mesure se termine lorsque la roue 102 est soulevée. Ces manœuvres sont commandées à l’aide d’un capteur de pression qui signale au contrôleur 110 que la roue 102 s’appuie sur la surface. En variante, le dispositif de mesure de longueur 100 comporte un interrupteur. On actionne l’interrupteur pour indiquer le point de départ de la mesure de longueur et on l’actionne de nouveau pour indiquer le point de fin de course de la mesure. Dès que l’on a déterminé la longueur comprise entre le point de départ et le point de fin de course avec le contrôleur 110, on enregistre cette longueur dans une unité de mémoire du contrôleur 110 pour une utilisation ultérieure. La longueur peut également être envoyée au dispositif de sortie 112.
[0036] Le dispositif de sortie 112 comporte un écran d’affichage relié au dispositif de mesure de longueur 100 lui-même, un écran d’affichage externe, un dispositif de calcul externe, une imprimante, un serveur ou des moyens analogues. Le dispositif de calcul externe est choisi dans le groupe comprenant : un ordinateur, une tablette, une tablette portative, un smartphone ou un moyen analogue. Le contrôleur 110 est relié au dispositif de sortie 112 par une liaison par fil ou sans fil tel que Wi-fi, Bluetooth ou un système analogue.
[0037] La figure 2 montre le dispositif de mesure de longueur comportant une seconde caractéristique selon un mode de réalisation de la présente invention. Le dispositif de mesure de longueur 100 comporte au moins un second capteur de rotation 106 installé sur le corps 108 du dispositif de mesure de longueur 100 et relié au contrôleur 110. La mesure de longueur se fait comme cela a été décrit à l’aide de la figure 1.Toutefois le second capteur de rotation 106 est utilisé pour détecter l’angle de rotation du dispositif de mesure de longueur 100 par rapport à la surface en contact avecla roue 102 pour la mesure de la longueur. Le second capteur de rotation 106 est installé sur le corps 108 pour détecter l’angle selon lequel le dispositif de mesure de longueur 100 a un tourné autour de l’axe perpendiculaire à la surface. L’angle de rotation comprenant la somme cumulée pour les signaux reçus du second capteur de rotation 106. En d’autres termes le second capteur de rotation 106 est utilisé pour mesurer la courbure de la surface.
[0038] Selon un mode de réalisation, on trace la forme du chemin suivi par la roue 102 sur la surface dans un plan à deux dimensions (2D) à l’aide des signaux d’entrée reçus du premier capteur de rotation (104) et du second capteur de rotation 106 ; les coordonnées se calculent avec les relations suivantes :
[0039] X=L*Cos (0), et [0040] Y=L*Sin (0) [0041] Dans ces relations, 0 est l’angle de rotation du dispositif de mesure de longueur 100. Cet angle est reçu par le second capteur de rotation 106. Avec les données du premier capteur de rotation 104 et du second capteur de rotation 106, on estime la forme de l’objet. En outre on peut également tracer une forme multidimensionnelle telle qu’une forme en trois dimensions (3D) avec le dispositif de mesure de longueur 100.
[0042] De même, la sortie reçue de l’unité IMU et du magnétomètre ensemble permet d’estimer l’angle de rotation du dispositif de mesure de longueur 100. Cela augmente la robustesse du calcul de l’angle total et ainsi du calcul de la longueur.
[0043] Dans un mode de réalisation, le contrôleur 110 envoie les données traitées, reçu du premier capteur de rotation 104 et le second capteur de rotation 106 vers le dispositif de sortie 112 en fonctionnant en temps réel. En variante, les données traitées sont enregistrées et transférées au dispositif de sortie 112 lorsqu’il est relié au contrôleur 110. Le dispositif de sortie 112 est un dispositif choisi dans le groupe comprenant : l’écran d’affichage relié au dispositif de mesure de longueur 100 lui-même, l’écran d’affichage externe, le dispositif de calcul externe, l’imprimante, le serveur ou des moyens analogues. Le dispositif de calcul externe est choisi dans le groupe comprenant l’ordinateur, la tablette, l’ordinateur portable, le téléphone intelligent ou un moyen analogue. Le contrôleur 110 est relié au dispositif de sortie 112 par une liaison câblée ou une liaison sans fil tel que Wi-fi, Bluetooth.
[0044] Le dispositif de mesure de longueur 100 représenté à la figure 1 et à la figure 2 est décrit seulement à titre d’exemple : il est possible de modifier les formes et les dimensions.
[0045] La figure 3 montre un procédé de mesure de la longueur selon le mode de réalisation de l’invention. Le dispositif de mesure de longueur 100 comporte la roue 102, le capteur pour détecter le degré de rotation de la distance angulaire et le contrôleur 110 relié au capteur pour déterminer la longueur lorsque la roue 102 roule sur la surface. Le procédé comprend les étapes suivantes : une étape 302 consistant à recevoir le signal d’entrée au moins du premier capteur de rotation 104 choisi dans le groupe comprenant le gyroscope, le magnétomètre et l’unité IMU, lorsque la roue 102 roule sur la surface entre le point de départ et le point de fin de course. L’étape suivante 304 comprend le calcul de la valeur angulaire de la roue 102 à partir du point de départ jusqu’au point final. L’étape 306 suivante consiste à calculer la longueur entre le point de départ et le point de fin de course en se fondant sur la valeur angulaire et le rayon de la roue 102. Le procédé consiste en outre à recevoir le signal d’entrée au moins du second capteur de rotation 106 installé sur le corps 108 du dispositif de mesure de longueur 100. L’étape 308 consiste à traiter les signaux d’entrées reçus au moins du premier capteur de rotation 104 et au moins du second capteur de rotation 106 pour fournir le signal de sortie. Le signal de sortie est envoyé à au moins l’un des dispositifs de sortie 112 comme ceux cités ci-dessus.
[0046] Le contrôleur fournit alors la longueur comme signal de sortie à au moins l’un des dispositifs de sortie 112 comprenant l’écran d’affichage relié au dispositif de mesure de longueur 100 lui-même, l’écran d’affichage externe, le dispositif de calcul externe, l’imprimante, le serveur ou un moyen analogue.
[0047] Le procédé consiste en outre à prendre seulement les signaux d’entrées du premier capteur de rotation 104 et du second capteur de rotation 106 qui dépassent un seuil pour éviter le traitement de signaux non souhaités ou de bruits.
[0048] Le procédé pour commencer la mesure de longueur est activé en pressant un commutateur équipant le dispositif de mesure de longueur 100.
[0049] Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif de mesure de longueur 100 remplace les mesures manuelles utilisant des rubans de mesure et des échelles graduées. Dans l’industrie de la construction, on élimine les mesures archaïques utilisant des rubans ; cela permet d’effectuer des mesures de charpentes, de vêtements, de design etc. Le dispositif de mesure de longueur 100 mesure la longueur d’objets courbes à partir de mesure peinte des objets courbes. L’habillage/couvercle de boîtiers sont des mesures possibles. Dans le cas de modèle à deux dimensions, les dispositifs de mesure de longueur 100 est une extension de l’outil de modélisation existant pour prendre les mesures d’un objet réel et l’adapterà des créations. Comme les mesures et les données de modélisations multidimensionnelles sont transmises par des liaisons de communications sans fil, cela permet l’analyse utilisant des ordinateurs en nuage pour le dispositif de mesure 100. De même cela facilite le contrôle des chevauchements de deux formes pour savoir si ces formes s’adaptent l’une à l’autre (mobiliers, décorations, impressions textiles etc). Le dispositif de mesure de longueur 100 est configuré pour relier un dispositif de sortie 112 tel qu’un téléphone mobile et faire voir ou modifier les formes ou les longueurs. Le dispositif de mesure de longueur 100 permet d’enregistrer les mesures en vue d’une utilisation ultérieure soit en vrac dans une unité de mémoire soit dans le dispositif de sortie 112 ou encore l’emploi des mesures par internet. La résolution d’un gyroscope, magnétomètre, et unité IMU est une opération très fine allant jusqu’à 1 /16ède degré.
[0050] NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX [0051] 100 Mesure de longueur [0052] 102 Roue [0053] 104 Premier capteur de rotation [0054] 106 Second capteur de rotation [0055] 108 Corps du dispositif de mesure de longueur [0056] 110 Contrôleur [0057] 112 Dispositif de sortie [0058] 302, 304, 306, 308 Etapes du procédé de mesure de longueur

Claims (1)

  1. Dispositif de mesure de longueur (100) comportant une roue (102) un capteur pour détecter le nombre de rotation et un contrôleur (110) relié au capteur pour déterminer une longueur lorsque la roue (102) roule sur une surface, dispositif caractérisé en ce que le capteur comporte au moins un premier capteur de rotation (104) choisi dans le groupe comprenant : un gyroscope, un magnétomètre et une unité de mesure inertielle (IMU).
    Dispositif de mesure de longueur (100) selon la revendication 1, comportant en outre au moins un second capteur de rotation (106) installé sur un corps (108) et relié au contrôleur (110).
    Dispositif de mesure de longueur (100) selon la revendication 1, dans lequel la roue (102) a une surface adhérante.
    Dispositif de mesure de longueur (100) selon la revendication2, dans lequel le contrôleur (110) traite les signaux d’entrées au moins du premier capteur de rotation (104) et du second capteur de rotation (106) et il fournit un signal de sortie à un dispositif de sortie (112).
    Dispositif de mesure de longueur (100) selon la revendication 4, dans lequel le dispositif de sortie (112) est un dispositif choisi dans le groupe comprenant : un écran d’affichage relié au corps (108),un écran d’affichage externe, un dispositif de calcul externe, une imprimante, un serveur.
    Dispositif de mesure de longueur (100) selon la revendication 4, dans lequel un commutateur est actionné pour indiquer le point de départ et le point fin de course pour recevoir les signaux d’entrées au moins du premier capteur de rotation (104) et au moins du second capteur de rotation (106).
    Procédé de mesure de longueur utilisant un dispositif de mesure de longueur (100) comportant une roue (102), un capteur pour détecter le nombre de rotations et un contrôleur (110) relié au capteur pour déterminer la longueur lorsque la roue (102) roule sur une surface, procédé comprenant les étapes consistant à :
    recevoir (302) un signal d’entrée au moins d’un premier capteur de rotation (104) choisi dans le groupe comprenant : un gyroscope, un magnétomètre et une unité de mesure inertielle (IMU), lorsque la roue (102) roule sur une surface à partir d’un point de départ jusqu’à un point de fin de course, [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] calculer (304) la distance angulaire de la roue (102) entre le point de départ et le point de fin de course, et calculer (306) la longueur entre le point de départ et le point de fin de course en se fondant sur la valeur angulaire et le rayon de la roue (102).
    Procédé de mesure de longueur selon la revendication 7, consistant en outre à recevoir (308) un signal d’entrée au moins d’un second capteur de rotation (106) installé sur un corps (108) du dispositif de mesure de longueur (100).
    Procédé de mesure de longueur selon la revendication 8, comportant en outre le traitement des signaux d’entrées reçus au moins d’un premier capteur de rotation (104) et au moins d’un second capteur de rotation (106) et fournissant un signal de sortie.
    Procédé de mesure de longueur selon la revendication 7, dans lequel le point de départ et le point de fin de course sont marqués en actionnant un commutateur du dispositif de mesure de longueur (100).
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