FR3095392A1

FR3095392A1 - Système anti-collision pour engin de chantier, et engin de chantier équipé d’un tel système anti-collision

Info

Publication number: FR3095392A1
Application number: FR1904317A
Authority: FR
Inventors: Cédric DUMONT; Thomas BEAUBERNARD
Original assignee: Option Automatismes
Current assignee: Option Automatismes
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2039-04-24
Also published as: EP3744904B1; EP3744904A1; FR3095392B1

Abstract

Système anti-collision pour engin de chantier, et engin de chantier équipé d’un tel système anti-collision L’invention concerne un système anti-collision (6) pour engin de chantier (1), comprenant des moyens de détection d’obstacle (7, 8) dans une zone de détection, des moyens d’avertissement sonore et des moyens de traitement pour les commander en cas d’obstacle. Le système (6) comprend en outre des moyens d’acquisition du sens de déplacement et de la vitesse de l’engin (1) et des moyens de liaison amovible à l’engin (1). Les moyens de détection d’obstacle (7, 8) sont aptes à détecter la présence d’un obstacle dans une zone de détection formée par une première région en arrière de la cabine (4) et deux secondes régions sur les deux côtés latéraux de la cabine (4). Les moyens d’avertissement sonore sont commandés dans le cas où un obstacle détecté présente un risque de collision remplissant une condition d’avertissement définie en fonction du sens de déplacement et de la vitesse de l’engin (1). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1

Description

Système anti-collision pour engin de chantier, et engin de chantier équipé d’un tel système anti-collision

La présente invention se rapporte au domaine des engins de chantier, et porte plus particulièrement sur un système anti-collision entre un engin de chantier et des obstacles présents dans l’environnement de l’engin de chantier, et sur un engin de chantier équipé d’un tel système anti-collision.

Dans la présente demande, on entend par le terme « obstacle » aussi bien des objets que des personnes, immobiles ou en mouvement.

Afin de prévenir les accidents de collision d’un véhicule avec un obstacle, il a été proposé d’équiper les véhicules, notamment les automobiles, de systèmes anti-collision comprenant des moyens de détection d’obstacle dans le sens de déplacement du véhicule, basés sur une technologie radar ou une technologie laser, éventuellement associés à des moyens de vision, tels qu’une caméra, et des moyens d’avertissement sonore, le système anti-collision étant configuré pour, par exemple, arrêter le véhicule dans le cas où un obstacle est détecté à l’avant du véhicule alors que ce dernier est en marche avant, ou émettre des avertissements sonores dans le cas d’un obstacle à l’arrière du véhicule tandis que ce dernier recule.

Dans le cas d’un engin de chantier, qui dispose d’un outil de travail situé à l’avant de celui-ci et dont les mouvements sont commandés par un opérateur se trouvant dans la cabine de l’engin de chantier, il a été proposé d’assister l’opérateur par la détection des obstacles présents dans son champ de vision et avec lesquels l’outil de travail serait susceptible d’entrer en collision. Un tel système anti-collision comprend des moyens de détection d’obstacle ayant une zone de détection en avant de l’engin de chantier, dans le champ de vision de l’opérateur, et constituée par un cône de détection dont le sommet est à angle droit, des moyens de vision de ladite zone de détection avec écran de contrôle installé dans la cabine de l’engin de chantier, et des moyens d’avertissement sonore dans le cas de la détection d’un obstacle.

Un tel système anti-collision pour engin de chantier ne permet toutefois pas de prévenir l’opérateur de la présence d’un obstacle qui ne se trouve pas dans son champ de vision, de sorte que l’opérateur doit à la fois commander l’outil de travail et le déplacement de l’engin de chantier tout en prenant garde à la présence d’obstacles.

La présente invention vise à proposer un système anti-collision permettant de prévenir les risques de collision tout en permettant à l’opérateur de se concentrer sur la commande de l’outil de travail, et qui soit par ailleurs utilisables avec des engins de chantier déjà en utilisation.

La présente invention a ainsi pour objet un système anti-collision destiné à équiper un engin de chantier comprenant un avant, un arrière, un outil de travail et une cabine d’opérateur dans laquelle se situe un siège pour l’opérateur et offrant à ce dernier un champ de vision en avant de la cabine d’opérateur qui, en vue de dessus, est délimité par deux droites se rejoignant au niveau du siège en formant un premier angle, dit angle de champ de vision d’opérateur, l’outil de travail étant présent dans le champ de vision de l’opérateur et l’engin de chantier étant mobile dans la direction avant-arrière, dite direction de déplacement, le système anti-collision comprenant :

des moyens de détection d’obstacle configurés pour détecter la présence d’un obstacle dans une zone de détection d’obstacle et sa distance aux moyens de détection d’obstacle ;
des moyens d’avertissement sonore configurés pour émettre un avertissement sonore dans la cabine d’opérateur ; et
des moyens de traitement en communication fonctionnelle avec les moyens de détection d’obstacle et les moyens d’avertissement sonore et configurés pour amener les moyens d’avertissement sonore à émettre un avertissement sonore dans le cas d’une détection, par les moyens de détection d’obstacle, d’un obstacle dans la zone de détection d’obstacle,
le système anti-collision étant caractérisé par le fait qu’il comprend en outre des moyens d’acquisition configurés pour acquérir le sens de déplacement, le long de la direction de déplacement, et la vitesse de l’engin de chantier et des moyens de liaison configurés pour monter de manière amovible les moyens de détection d’obstacle sur l’engin de chantier de telle sorte qu’une fois montés sur l’engin de chantier, les moyens de détection d’obstacle sont aptes à détecter la présence d’un obstacle dans une zone de détection d’obstacle formée par une première région de détection, dite région arrière, qui se situe en arrière de la cabine d’opérateur, et deux secondes régions de détection, dites régions latérales, qui se situent sur les deux côtés latéraux de la cabine d’opérateur, les moyens de traitement étant également en communication fonctionnelle avec les moyens d’acquisition et configurés pour amener les moyens d’avertissement sonore à émettre un avertissement sonore uniquement dans le cas où les moyens de traitement déterminent qu’un obstacle détecté présente un risque de collision remplissant une condition d’avertissement définie en fonction du sens de déplacement et de la vitesse de l’engin de chantier acquis par les moyens d’acquisition.

Facultativement, la condition d’avertissement peut être définie en fonction également de la distance à l’obstacle détecté.

Avec le système anti-collision selon la présente invention, l’opérateur dans la cabine d’opérateur est prévenu en cas de détection d’un obstacle non présent dans son champ de vision et avec lequel l’engin de chantier est susceptible d’entrer en collision, et ce d’une manière fiable puisqu’il est tenu compte du déplacement de l’engin de chantier, de sorte que l’opérateur n’a plus qu’à effectivement se concentrer sur la commande de l’outil de travail.

Les moyens de traitement peuvent être constitués par un processeur, un microprocesseur, un microcontrôleur, un dispositif de traitement de signaux numériques (DSP), une matrice prédiffusée programmable (FPGA), un circuit intégré spécifique à une application (ASIC), etc.

Les moyens d’avertissement sonore peuvent être constitués par tout moyen connu, comme par exemple un avertisseur mécanique, un avertisseur électromagnétique, un avertisseur électronique, etc.

On pourra également prévoir des moyens d’avertissement sonore extérieurs, destinés à être placés hors de la cabine d’opérateur, pour avertir du risque de collision les personnes présentes dans l’environnement de l’engin de chantier.

Selon une première caractéristique facultative préférée du système anti-collision de la présente invention :

une condition d’avertissement est la présence d’au moins un obstacle réfléchissant dans la zone de détection d’obstacle et la détermination, par les moyens de traitement, du fait que l’engin de chantier est à l’arrêt sur la base de l’acquisition réalisée par les moyens d’acquisition ;
les moyens de détection d’obstacle sont aptes à assurer une discrimination entre un obstacle réfléchissant et un obstacle non-réfléchissant ; et
les moyens de traitement sont configurés pour amener les moyens d’avertissement sonore à émettre un avertissement sonore dans le cas où ladite condition d’avertissement précitée est remplie.

De cette manière, la zone d’action potentielle d’un outil de travail, notamment dans le cas d’un engin de chantier à tourelle, est surveillée par le système anti-collision, ce qui permet d’anticiper la présence d’opérateurs avant toute utilisation de l’outil de travail ou tout mouvement de l’engin de chantier.

On souligne ici que, sur un chantier, les opérateurs portent un gilet réfléchissant qui constitue l’objet réfléchissant détecté.

Selon une deuxième caractéristique facultative préférée du système anti-collision de la présente invention, compatible avec ladite première caractéristique :

une condition d’avertissement est la présence d’au moins un obstacle réfléchissant dans au moins l’une des deux régions latérales de la zone de détection d’obstacle, et éventuellement également dans la région arrière, et la détermination, par les moyens de traitement, du fait que l’engin de chantier est en marche avant, notamment à faible vitesse, sur la base de l’acquisition réalisée par les moyens d’acquisition ;
les moyens de détection d’obstacle sont aptes à assurer une discrimination entre un obstacle réfléchissant et un obstacle non-réfléchissant ; et
les moyens de traitement sont configurés pour amener les moyens d’avertissement sonore à émettre un avertissement sonore dans le cas où ladite condition d’avertissement précitée est remplie.

Là encore, c’est la zone d’action potentielle de l’outil de travail qui est surveillée par le système anti-collision, ce qui permet d’anticiper la présence d’opérateurs avant toute utilisation de l’outil de travail.

Selon une troisième caractéristique facultative préférée du système anti-collision de la présente invention, compatible avec lesdites première et deuxième caractéristiques, le système anti-collision est destiné à équiper un engin de chantier dont la cabine d’opérateur et l’outil de travail sont portés par une tourelle, l’engin de chantier ou le système anti-collision comprenant des seconds moyens d’acquisition pour acquérir l’orientation angulaire de la tourelle par rapport à la direction de déplacement de l’engin de chantier, et le système anti-collision est caractérisé par le fait que les moyens de liaison sont destinés à relier le système anti-collision à la tourelle de l’engin de chantier, et par le fait que :

une condition d’avertissement est la présence d’au moins un obstacle dans une partie spécifique de la zone de détection d’obstacle, ladite partie spécifique consistant, en vue de dessus, en une bande centrée sur la direction de déplacement de l’engin de chantier et dont la largeur est définie pour être au moins égale à la largeur de l’engin de chantier, et la détermination, par les moyens de traitement, du fait que l’engin de chantier est en marche arrière sur la base de l’acquisition réalisée par les moyens d’acquisition et du fait que la tourelle présente une orientation angulaire par rapport à la direction de déplacement de l’engin de chantier sur la base de l’acquisition par les seconds moyens d’acquisition ;
les moyens de traitement sont en communication fonctionnelle avec les seconds moyens d’acquisition, ou le cas échéant destinés à être en communication fonctionnelle avec ces derniers une fois le système anti-collision monté sur l’engin de chantier, et les moyens de traitement sont configurés pour amener les moyens d’avertissement sonore à émettre un avertissement sonore dans le cas où ladite condition d’avertissement précitée est remplie.

Ceci permet d’anticiper correctement et à temps la présence d’obstacles pendant le mouvement en marche arrière.

De préférence, les moyens d’avertissement sonore sont aptes à émettre un avertissement sonore consistant en une série de sons.

Selon une caractéristique facultative préférée du système anti-collision de la présente invention :

la partie spécifique de la zone de détection d’obstacle est divisée en une pluralité de sous-parties successives dans la direction de déplacement de l’engin de chantier, chaque limite entre deux sous-parties adjacentes se trouvant à une distance respective des moyens de détection d’obstacle, chacune desdites distances respectives constituant un seuil de distance de détection, ladite partie spécifique étant, de préférence, divisée en trois sous-parties ;
les moyens d’avertissement sonore sont aptes à émettre des avertissements sonores différents, chacun consistant en une série de sons avec un intervalle entre deux sons consécutifs et/ou un niveau sonore qui est différent de celui des autres avertissements sonores, le nombre d’avertissements sonores que peuvent émettre les moyens d’avertissement sonore étant égal au nombre de sous-parties successives, et un avertissement sonore étant associé à chacune des sous-parties de telle sorte que plus le seuil de distance de détection est proche des moyens de détection d’obstacle, plus l’intervalle entre deux sons consécutifs est petit et/ou plus le niveau sonore est élevé ; et
les moyens de traitement sont configurés pour, lorsqu’un obstacle est détecté dans l’une des sous-parties successives, amener les moyens d’avertissement sonore à émettre l’avertissement sonore associé à ladite sous-partie.

De préférence, les moyens de traitement sont configurés pour modifier lesdits seuils de distance respectifs en fonction de la vitesse de l’engin de chantier acquise par les moyens d’acquisition, de telle sorte que le seuil de distance de détection le plus proche des moyens de détection d’obstacle augmente si la vitesse augmente et diminue si la vitesse diminue.

Ceci augmente encore l’efficacité de l’anticipation des obstacles pendant le mouvement en marche arrière, puisque l’on tient compte de la vitesse afin de garantir une distance d’arrêt suffisante pour effectivement empêcher une collision avec l’obstacle détecté.

De préférence, les moyens de détection d’obstacle sont configurés pour détecter des obstacles jusqu’à une distance de 30 mètres. Ceci est particulièrement avantageux dans le cas d’engins de chantier qui peuvent se déplacer par exemple jusqu’à 25 km/h.

Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de détection d’obstacle comprennent un capteur central d’obstacle destiné à être situé derrière la cabine d’opérateur et deux capteurs latéraux d’obstacle destinés à être situés chacun derrière la cabine d’opérateur et sur un côté respectif de l’engin de chantier, le capteur central ayant un cône de détection qui, une fois le capteur central monté sur l’engin de chantier, est centré sur la direction avant-arrière de l’engin de chantier.

Chaque capteur peut avoir un cône de détection et la somme des angles au sommet des cônes de détection des capteurs est égale à environ 270°, de préférence chaque capteur a un cône de détection dont l’angle au sommet est de 90°.

De préférence, chaque capteur latéral est monté sur un pivot vertical destiné à être monté de manière amovible sur l’engin de chantier par les moyens de liaison, chaque capteur latéral étant apte à tourner autour dudit pivot sous la commande des moyens de traitement de façon à être apte à balayer une plage angulaire dont l’angle au sommet est supérieur à celui du cône de détection du capteur latéral, les moyens de traitement étant en outre configurés pour, le cas échéant, faire pivoter de manière continue les deux capteurs latéraux pour balayer les plages angulaires lorsqu’il est déterminé que l’engin de chantier est à l’arrêt ou en marche avant, et, le cas échéant, pour également faire pivoter l’un des capteurs latéraux pour l’orienter de façon à couvrir ladite partie spécifique de la zone de détection d’obstacle lorsqu’il est déterminé que l’engin de chantier est en marche arrière et que la tourelle présente une orientation angulaire par rapport à la direction de déplacement de l’engin de chantier.

On souligne ici que l’on pourrait prévoir que chaque capteur ait un cône de détection et que la somme des angles au sommet des cônes de détection des capteurs soit inférieure à 270°. Dans un tel cas, chaque capteur latéral sera de préférence monté sur pivot vertical comme décrit au paragraphe précédent, de façon à couvrir les régions latérales par balayage angulaire.

De préférence, les moyens de détection d’obstacle, le cas échéant chaque capteur d’obstacle, sont au moins une caméra 3D et à émission infrarouge. De tels moyens permettent en particulier d’assurer une détection précise et fiable d’obstacle jusqu’à une distance de 30 m.

La présente invention a également pour objet un engin de chantier, comprenant un avant, un arrière, un outil de travail et une cabine d’opérateur dans laquelle se situe un siège pour l’opérateur et offrant à ce dernier un champ de vision en avant de la cabine d’opérateur qui, en vue de dessus, est délimité par deux droites se rejoignant au niveau du siège en formant un premier angle, dit angle de champ de vision d’opérateur, l’outil de travail étant présent dans le champ de vision de l’opérateur et l’engin de chantier étant mobile dans la direction avant-arrière, dite direction de déplacement, l’engin de chantier étant caractérisé par le fait qu’il est équipé d’un système anti-collision tel que défini ci-dessus, monté de manière amovible sur l’engin de chantier.

De préférence, la cabine d’opérateur et l’outil de travail sont portés par une tourelle, le système anti-collision est monté sur la tourelle, et l’engin de chantier ou le système anti-collision comprend des seconds moyens d’acquisition pour acquérir l’orientation angulaire de la tourelle par rapport à la direction de déplacement de l’engin de chantier.

On souligne ici que l’engin de chantier selon la présente invention peut être un engin routier ou un engin rail/route.

Pour mieux illustrer l’objet de la présente invention, on va en décrire ci-après un mode de réalisation particulier, avec référence aux dessins annexés. Sur ces dessins :

est une vue en perspective arrière d’un engin de chantier selon la présente invention, montré avec la tourelle non orientée angulairement par rapport à la direction de déplacement de l’engin de chantier.

est une vue de détail de la Figure 1, montrant plus particulièrement le système anti-collision selon le mode de réalisation particulier de la présente invention.

est une vue en perspective arrière analogue à la Figure 1, la tourelle étant orientée angulairement sur la droite.

est une vue de détail de la Figure 3, montrant plus particulièrement le système anti-collision.

est une autre vue de détail montrant le système anti-collision suivant un autre angle de vue.

est une vue de détail d’un capteur latéral, montrant son montage sur l’engin de chantier.

est une vue schématique de dessus de l’engin de chantier selon la présente invention, à l’arrêt, tourelle non orientée angulairement, les régions de détection des deux capteurs latéraux du système anti-collision étant illustrées schématiquement.

est une vue analogue à la Figure 7, l’engin de chantier étant en marche avant, tourelle non orientée angulairement.

est une vue analogue à la Figure 8, l’engin de chantier étant en marche arrière, tourelle orientée angulairement à 45°, la partie spécifique de la zone de détection d’obstacle étant divisée en trois sous-parties illustrées schématiquement.

est une vue analogue à la Figure 9, la tourelle étant orientée angulairement à 90°.

Si l’on se réfère à la Figure 1, on peut voir que l’on y a représenté un engin 1 de chantier qui est ici un engin rail/route, comprenant un châssis roulant 2 définissant un avant Av et un arrière Ar de l’engin 1, et une tourelle 3 portant une cabine 4 d’opérateur et un bras 5 formant l’outil de travail de l’engin 1. De manière classique, et comme on peut le voir sur la Figure 3, la tourelle 3, et donc la cabine 4 et le bras 5, peut tourner autour d’un axe vertical, de sorte que la tourelle 3 peut être orientée angulairement par rapport à la direction avant-arrière de l’engin 1.

L’engin 1 se distingue des engins rail/route classiques par le fait qu’il est équipé d’un système anti-collision 6 selon un mode de réalisation particulier de la présente invention.

Comme on peut mieux le voir sur les Figures 2 et 4, le système anti-collision 6 comprend des moyens de détection d’obstacle constitués ici par un capteur central d’obstacle 7 et par deux capteurs latéraux d’obstacle 8.

Chaque capteur 7, 8 est ici une caméra à émission infrarouge et à réception 3D, à savoir comprenant un module d’émission infrarouge M1 et un module de réception 3D M2, qui permet de détecter un obstacle jusqu’à 30 m de distance, tout en assurant une discrimination entre un objet réfléchissant et un objet non-réfléchissant.

Chaque capteur 7, 8 a un cône de détection dont l’angle au sommet est de 90°.

Les deux modules M1 et M2 de chaque capteur 7, 8 sont portés par une tige verticale 9 reliée de manière amovible à la tourelle 3 par tout moyen approprié, comme par exemple par fixations sandwichs type « Crapaud ». Ces moyens constituent les moyens de liaison amovible des moyens de détection d’obstacle à l’engin de chantier.

Dans le cas des capteurs latéraux 8, la tige verticale 9 est montée pivotante par rapport à l’engin de chantier, et le mouvement de pivotement de la tige verticale 9, et donc du capteur latéral 8 associé à celle-ci, est entraîné par actionneur asservi en position. Chaque capteur latéral 8 peut ainsi balayer une plage angulaire de détection dont l’angle au sommet sera supérieur à l’angle au sommet du cône de détection du capteur latéral 8, comme cela sera discuté ci-après.

De manière plus spécifique, comme on peut mieux le voir sur les Figures 5 et 6, la tige verticale 9 est reliée par liaison pivot à une platine 11 vissée, et donc fixée de manière amovible, sur la tourelle 3, laquelle platine 11 porte également un moteur 12, en particulier un moteur pas à pas, dont l’arbre de sortie est relié à la tige verticale 9 de façon à être apte à faire tourner cette dernière, autour de son axe longitudinale, dans les deux sens de rotation.

Le capteur central 7 est situé derrière la cabine 4 et son cône de détection est centré sur la direction avant-arrière de l’engin 1.

Chaque capteur latéral 8 est situé également derrière la cabine 4, mais sur un côté respectif de l’engin 1, et orienté de telle sorte que son cône de détection couvre la région latérale à l’engin 1.

On constate donc que les capteurs 7, 8 permettent de détecter des obstacles dans une zone de détection d’obstacle formée par une première région de détection, dite région arrière, qui se situe en arrière de la cabine d’opérateur et qui est couverte par le capteur central 7, et deux secondes régions de détection, dites régions latérales, qui se situent sur les deux côtés latéraux de la cabine 4 et qui sont couvertes chacune par un capteur latéral 8 respectif. La zone de l’environnement de l’engin 1 non couverte par les capteurs 7, 8 est celle correspondant au champ de vision de l’opérateur se trouvant dans la cabine 4.

Le système anti-collision 6 comprend en outre des moyens d’acquisition du sens de déplacement et de la vitesse de déplacement de l’engin de chantier 1, se présentant sous la forme d’un boîtier d’acquisition 10 lui-aussi monté de manière amovible sur la tourelle par tout moyen approprié, comme par exemple par fixations sandwichs type « Crapaud ».

En particulier, ce boîtier d’acquisition 10 acquiert le sens de déplacement par exemple par mesure du sens des accélérations, par tout moyen approprié tel qu’un accéléromètre, et la vitesse de déplacement par exemple par intégration des valeurs d’accélération.

Le système anti-collision 6 comprend en outre, non visibles, des moyens d’avertissement sonore à l’intérieur de la cabine 4 et des moyens de traitement.

Comme indiqué précédemment, les moyens d’avertissement sonore peuvent être constitués par tout moyen connu, comme par exemple un avertisseur mécanique, un avertisseur électromagnétique, un avertisseur électronique, etc.

Dans le mode de réalisation particulier, les moyens d’avertissement sonore peuvent émettre différents avertissements sonores, consistant chacun en une série de sons, l’intervalle entre deux sons consécutifs d’un avertissement sonore étant différent de celui des autres avertissements.

Egalement comme indiqué précédemment, les moyens de traitement peuvent être constitués par un processeur, un microprocesseur, un microcontrôleur, un dispositif de traitement de signaux numériques (DSP), une matrice prédiffusée programmable (FPGA), un circuit intégré spécifique à une application (ASIC), etc.

Selon la présente invention, les moyens de traitement sont en communication fonctionnelle, par exemple de manière filaire ou sans fil, avec les capteurs 7, 8, le boîtier d’acquisition 10 et les moyens d’avertissement sonore, de telle sorte que les moyens de traitement sont informés, par les capteurs 7, 8, notamment de la présence d’un ou plusieurs obstacles, de leur distance à l’engin 1, de leur déplacement par rapport à l’engin 1, et du point de savoir si l’obstacle est un objet réfléchissant ou non, et, par le boîtier d’acquisition 10, du sens de déplacement et de la vitesse de l’engin 1, et de telle sorte que les moyens de traitement sont capables de commander l’émission d’un avertissement sonore par les moyens d’avertissement sonore.

En particulier, les moyens de traitement sont configurés pour amener les moyens d’avertissement sonore à émettre un avertissement sonore dans le cas où les moyens de traitement déterminent qu’un obstacle détecté présente un risque de collision remplissant une condition d’avertissement définie en fonction du sens de déplacement et de la vitesse de l’engin de chantier acquis par les moyens d’acquisition.

On se réfère maintenant aux Figures 7 à 10 pour la discussion des différentes conditions d’avertissement selon la présente invention, en fonction des modes de fonctionnement de l’engin 1.

On a tout d’abord illustré sur la Figure 7 la condition d’avertissement qu’appliquent les moyens de traitement dans le cas où ils déterminent que l’engin 1 est à l’arrêt : le boîtier d’acquisition 10 indique une vitesse nulle.

Dans ce cas, le système anti-collision vise à surveiller le rayon d’action du bras 5 et de préférence également la région à l’arrière de l’engin 1, ce qui permet d’anticiper la présence d’opérateurs avant toute utilisation du bras 5 ou tout mouvement de l’engin 1.

La condition d’avertissement est dans ce cas la présence d’au moins un obstacle réfléchissant dans la zone de détection d’obstacle, un obstacle réfléchissant correspondant au gilet réfléchissant que porte un opérateur, et la détermination, par les moyens de traitement, du fait que l’engin de chantier 1 est à l’arrêt sur la base de l’acquisition réalisée par les moyens d’acquisition 10.

Ainsi, si les moyens de traitement déterminent que l’engin 1 est à l’arrêt et sont informés par les capteurs 7, 8 de la présence d’un obstacle réfléchissant, la condition d’avertissement est considérée comme remplie et les moyens d’avertissement sonore sont amenés à émettre un avertissement sonore.

Comme illustré sur la Figure 7, les moyens de traitement peuvent en outre être configurés pour, lorsqu’ils déterminent que l’engin 1 est à l’arrêt, faire pivoter de manière continue les deux capteurs latéraux 8 de manière à balayer une plage angulaire plus grande que le simple cône de détection des capteurs latéraux 8, de façon à couvrir une zone de détection plus grande. Sur la Figure 7 on a illustré en traits continus les cônes de détection des capteurs latéraux 8 avant pivotement, désignés par C1, et en traits pointillés les cônes de détection après pivotement vers l’arrière, désignés par C2, le champ de vision de l’opérateur étant désigné par C0.

On peut également souligner ici que l’opérateur peut paramétrer les moyens de traitement via un moyen d’entrée d’instructions, bien connu en soi, comme par exemple un écran tactile, etc.

L’opérateur peut ainsi paramétrer une distance de détection des capteurs 7, 8 de façon à définir une zone dédiée Zd, comme par exemple une zone à pas plus d’une distance de l’engin 1, en arrière et/ou latéralement à l’engin 1.

Dans le cas de l’engin 1 à l’arrêt, l’opérateur pourrait par exemple paramétrer les moyens de traitement pour définir une distance de détection à 15 mètres dans la direction avant-arrière et une distance de détection à 10 mètres latéralement à l’engin 1, et pour, dans le cas de la détection d’un obstacle hors de la zone dédiée Zd, émettre un avertissement sonore ou ne pas émettre d’avertissement sonore, le risque de collision avec l’obstacle étant considérée comme très faible ou inexistant, et émettre un avertissement sonore dans le cas de la détection d’un obstacle dans la zone dédiée Zd, le cas échéant un avertissement sonore consistant en une série de sons avec un intervalle entre deux sons consécutifs bien plus petit, ou un niveau sonore bien plus élevé, que celui de l’avertissement sonore émis pour un obstacle détecté hors de la zone dédiée Zd. Une telle zone dédiée Zd a été illustrée schématiquement sur la Figure 7.

L’opérateur est ainsi informé très intuitivement de la proximité de l’obstacle, et donc du risque plus ou moins important de collision.

On a ensuite illustré sur la Figure 8 la condition d’avertissement qu’appliquent les moyens de traitement dans le cas où ils déterminent que l’engin 1 est en marche avant : le boîtier d’acquisition 10 indique un sens de déplacement vers l’avant et une vitesse non nulle.

Dans ce cas, le système anti-collision vise à surveiller le rayon d’action du bras 5 et à anticiper la présence d’opérateurs avant toute utilisation du bras 5.

La condition d’avertissement est dans ce cas la présence d’au moins un obstacle réfléchissant dans au moins l’une des deux régions latérales de la zone de détection d’obstacle, et éventuellement également dans la région arrière, et la détermination, par les moyens de traitement, du fait que l’engin de chantier 1 est en marche avant, notamment à faible vitesse, sur la base de l’acquisition réalisée par les moyens d’acquisition 10.

Ainsi, si les moyens de traitement déterminent que l’engin 1 est en marche avant et sont informés par les capteurs 7, 8 de la présence d’un obstacle réfléchissant, la condition d’avertissement est considérée comme remplie et les moyens d’avertissement sonore sont amenés à émettre un avertissement sonore.

Là encore, les moyens de traitement peuvent commander les capteurs latéraux 8 pour un balayage continu et/ou l’opérateur pourra paramétrer une zone dédiée Zd, comme illustré sur la Figure 8.

On a enfin illustré sur les Figures 9 et 10 la condition d’avertissement qu’appliquent les moyens de traitement dans le cas où ils déterminent que l’engin 1 est en marche arrière : le boîtier d’acquisition 10 indique un sens de déplacement vers l’arrière et une vitesse non nulle.

La condition d’avertissement est dans ce cas la présence d’au moins un obstacle dans une partie spécifique de la zone de détection d’obstacle, ladite partie spécifique consistant, en vue de dessus, en une bande B centrée sur la direction de déplacement de l’engin de chantier et dont la largeur est définie pour être au moins égale à la largeur de l’engin 1, ici la largeur de la voie sur laquelle circule l’engin 1 rail/route, et la détermination, par les moyens de traitement, du fait que l’engin de chantier 1 est en marche arrière sur la base de l’acquisition réalisée par les moyens d’acquisition 10.

Ainsi, si les moyens de traitement déterminent que l’engin 1 est en marche arrière et sont informés par les capteurs 7, 8 de la présence d’un obstacle dans la bande B, la condition d’avertissement est considérée comme remplie et les moyens d’avertissement sonore sont amenés à émettre un avertissement sonore.

Dans le mode de réalisation représenté, l’engin 1 est un engin à tourelle et, selon la présente invention, l’engin 1 ou le système anti-collision 6 comprend des seconds moyens d’acquisition (non représentés) pour acquérir l’orientation angulaire de la tourelle 3 par rapport à la direction de déplacement de l’engin 1. Les moyens de traitement sont en communication fonctionnelle, de manière filaire ou sans fil, avec les seconds moyens d’acquisition, et sont donc informés si la tourelle 3 présente une orientation angulaire par rapport à la direction avant-arrière de l’engin 1 et, le cas échéant, la valeur de l’orientation angulaire.

Le système anti-collision 6 étant installé sur la tourelle 3, dans le cas où la tourelle 3 a été amenée à pivoter, les moyens de traitement commande le pivotement du capteur latéral 8 qui se situe alors côté arrière dans la direction avant-arrière, de telle sorte que le cône de détection du capteur latéral 8 couvre la région à l’arrière de l’engin 1, et notamment la bande B. Comme on peut le voir sur les Figures 9 et 10, l’orientation du cône de détection du capteur latéral 8 a été modifiée pour tenir compte de l’orientation angulaire de la tourelle 3, qui est à 45° sur la Figure 9 et à 90° sur la Figure 10.

Bien entendu, les moyens de traitement sont configurés pour commander automatiquement l’orientation des capteurs latéraux 8 en fonction de la valeur de l’orientation angulaire que les seconds moyens d’acquisition leur communiquent.

Là encore, l’opérateur peut également paramétrer les moyens de traitement de façon à diviser la bande B en plusieurs sous-parties, ici en trois sous-parties B1, B2 et B3, par la définition de différents seuils de distance, ici un premier seuil à 10 mètres et un deuxième seuil à 5 mètres, avec une distance maximale de détection à 15 mètres. A chaque sous-partie B1, B2 et B3 est associé un avertissement sonore consistant en une série de sons dont l’intervalle diminue à mesure que la distance à l’engin 1 diminue. Par conséquent, un avertissement sonore avec des sons plus rapprochés ou un niveau sonore plus élevé sera émis dans le cas où l’obstacle détecté est dans la sous-partie B3, c’est-à-dire à moins de 5 mètres, tandis qu’un avertissement sonore avec des sons plus écartés ou un niveau sonore moins élevé sera émis dans le cas où l’obstacle est dans la sous-partie B2 ou B1.

L’opérateur est ainsi là encore informé très intuitivement de la proximité de l’obstacle, et donc du risque plus ou moins important de collision.

De plus, les moyens de traitement peuvent le cas échéant être configurés pour modifier lesdits seuils de distance respectifs en fonction de la vitesse de l’engin 1, de façon à augmenter les seuils de distance de détection si la vitesse augmente et à les diminuer si la vitesse diminue, pour ainsi tenir compte de la distance d’arrêt parcourue par l’engin 1 en cas de freinage, et par là garantir une distance d’arrêt suffisante pour effectivement empêcher une collision avec l’obstacle détecté. Cette modification pourra par exemple être proportionnelle ou une loi de commande spécifique pourra être incorporée dans les moyens de traitement, par exemple tenant compte du poids de l’engin 1, etc.

On constate donc qu’avec le système anti-collision selon la présente invention, l’opérateur dans la cabine d’opérateur est prévenu en cas de détection d’un obstacle non présent dans son champ de vision et avec lequel l’engin de chantier est susceptible d’entrer en collision, et ce d’une manière fiable puisqu’il est tenu compte du déplacement de l’engin de chantier, de sorte que l’opérateur n’a plus qu’à effectivement se concentrer sur la commande de l’outil de travail.

Il est bien entendu que le mode de réalisation particulier qui vient d’être décrit a été donné à titre indicatif et non limitatif, et que des modifications peuvent être apportées sans que l’on s’écarte pour autant de la présente invention.

Claims

Système anti-collision (6) destiné à équiper un engin de chantier (1) comprenant un avant (Av), un arrière (Ar), un outil de travail (5) et une cabine d’opérateur (4) dans laquelle se situe un siège pour l’opérateur et offrant à ce dernier un champ de vision en avant de la cabine d’opérateur (4) qui, en vue de dessus, est délimité par deux droites se rejoignant au niveau du siège en formant un premier angle, dit angle de champ de vision d’opérateur, l’outil de travail (5) étant présent dans le champ de vision de l’opérateur et l’engin de chantier (1) étant mobile dans la direction avant-arrière, dite direction de déplacement, le système anti-collision (6) comprenant :
des moyens de détection d’obstacle (7, 8) configurés pour détecter la présence d’un obstacle dans une zone de détection d’obstacle et sa distance aux moyens de détection d’obstacle (7, 8) ;

des moyens d’avertissement sonore configurés pour émettre un avertissement sonore dans la cabine d’opérateur (4) ; et

des moyens de traitement en communication fonctionnelle avec les moyens de détection d’obstacle (7, 8) et les moyens d’avertissement sonore et configurés pour amener les moyens d’avertissement sonore à émettre un avertissement sonore dans le cas d’une détection, par les moyens de détection d’obstacle (7, 8), d’un obstacle dans la zone de détection d’obstacle,
le système anti-collision (6) étant caractérisé par le fait qu’il comprend en outre des moyens d’acquisition (10) configurés pour acquérir le sens de déplacement, le long de la direction de déplacement, et la vitesse de l’engin de chantier (1) et des moyens de liaison configurés pour monter de manière amovible les moyens de détection d’obstacle (7, 8) sur l’engin de chantier (1) de telle sorte qu’une fois montés sur l’engin de chantier (1), les moyens de détection d’obstacle (7, 8) sont aptes à détecter la présence d’un obstacle dans une zone de détection d’obstacle formée par une première région de détection, dite région arrière, qui se situe en arrière de la cabine d’opérateur (4), et deux secondes régions de détection, dites régions latérales, qui se situent sur les deux côtés latéraux de la cabine d’opérateur (4), les moyens de traitement étant également en communication fonctionnelle avec les moyens d’acquisition (10) et configurés pour amener les moyens d’avertissement sonore à émettre un avertissement sonore uniquement dans le cas où les moyens de traitement déterminent qu’un obstacle détecté présente un risque de collision remplissant une condition d’avertissement définie en fonction du sens de déplacement et de la vitesse de l’engin de chantier (1) acquis par les moyens d’acquisition (10).
Système anti-collision (6) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que :
une condition d’avertissement est la présence d’au moins un obstacle réfléchissant dans la zone de détection d’obstacle et la détermination, par les moyens de traitement, du fait que l’engin de chantier (1) est à l’arrêt sur la base de l’acquisition réalisée par les moyens d’acquisition (10) ;

les moyens de détection d’obstacle (7, 8) sont aptes à assurer une discrimination entre un obstacle réfléchissant et un obstacle non-réfléchissant ; et

les moyens de traitement sont configurés pour amener les moyens d’avertissement sonore à émettre un avertissement sonore dans le cas où ladite condition d’avertissement précitée est remplie.
Système anti-collision (6) selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que :
une condition d’avertissement est la présence d’au moins un obstacle réfléchissant dans au moins l’une des deux régions latérales de la zone de détection d’obstacle, et éventuellement également dans la région arrière, et la détermination, par les moyens de traitement, du fait que l’engin de chantier (1) est en marche avant, notamment à faible vitesse, sur la base de l’acquisition réalisée par les moyens d’acquisition (10) ;

les moyens de détection d’obstacle (7, 8) sont aptes à assurer une discrimination entre un obstacle réfléchissant et un obstacle non-réfléchissant ; et

les moyens de traitement sont configurés pour, amener les moyens d’avertissement sonore à émettre un avertissement sonore dans le cas où ladite condition d’avertissement précitée est remplie.
Système anti-collision (6) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, destiné à équiper un engin de chantier (1) dont la cabine d’opérateur (4) et l’outil de travail (5) sont portés par une tourelle (3), l’engin de chantier (1) ou le système anti-collision (6) comprenant des seconds moyens d’acquisition pour acquérir l’orientation angulaire de la tourelle (3) par rapport à la direction de déplacement de l’engin de chantier (1), caractérisé par le fait que les moyens de liaison sont destinés à relier le système anti-collision (6) à la tourelle (3) de l’engin de chantier (1), et par le fait que :
une condition d’avertissement est la présence d’au moins un obstacle dans une partie spécifique (B) de la zone de détection d’obstacle, ladite partie spécifique (B) consistant, en vue de dessus, en une bande (B) centrée sur la direction de déplacement de l’engin de chantier (1) et dont la largeur est définie pour être au moins égale à la largeur de l’engin de chantier (1), et la détermination, par les moyens de traitement, du fait que l’engin de chantier (1) est en marche arrière sur la base de l’acquisition réalisée par les moyens d’acquisition (10) et du fait que la tourelle (3) présente une orientation angulaire par rapport à la direction de déplacement de l’engin de chantier (1) sur la base de l’acquisition par les seconds moyens d’acquisition (10) ;

les moyens de traitement sont en communication fonctionnelle avec les seconds moyens d’acquisition, ou le cas échéant destinés à être en communication fonctionnelle avec ces derniers une fois le système anti-collision (6) monté sur l’engin de chantier (1), et les moyens de traitement sont configurés pour amener les moyens d’avertissement sonore à émettre un avertissement sonore dans le cas où ladite condition d’avertissement précitée est remplie.
Système anti-collision (6) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les moyens d’avertissement sonore sont aptes à émettre un avertissement sonore consistant en une série de sons.
Système anti-collision (6) selon la revendication 5 prise en dépendance de la revendication 4, caractérisé par le fait que :
la partie spécifique (B) de la zone de détection d’obstacle est divisée en une pluralité de sous-parties successives (B1, B2, B3) dans la direction de déplacement de l’engin de chantier (1), chaque limite entre deux sous-parties (B1, B2, B3) adjacentes se trouvant à une distance respective des moyens de détection d’obstacle (7, 8), chacune desdites distances respectives constituant un seuil de distance de détection, ladite partie spécifique (B) étant, de préférence, divisée en trois sous-parties (B1, B2, B3) ;

les moyens d’avertissement sonore sont aptes à émettre des avertissements sonores différents, chacun consistant en une série de sons avec un intervalle entre deux sons consécutifs et/ou un niveau sonore qui est différent de celui des autres avertissements sonores, le nombre d’avertissements sonores que peuvent émettre les moyens d’avertissement sonore étant égal au nombre de sous-parties (B1, B2, B3) successives, et un avertissement sonore étant associé à chacune des sous-parties (B1, B2, B3) de telle sorte que plus le seuil de distance de détection est proche des moyens de détection d’obstacle (7, 8), plus l’intervalle entre deux sons consécutifs est petit et/ou plus le niveau sonore est élevé ; et

les moyens de traitement sont configurés pour, lorsqu’un obstacle est détecté dans l’une des sous-parties (B1, B2, B3) successives, amener les moyens d’avertissement sonore à émettre l’avertissement sonore associé à ladite sous-partie (B1, B2, B3).
Système anti-collision (6) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens de traitement sont configurés pour modifier lesdits seuils de distance respectifs en fonction de la vitesse de l’engin de chantier (1) acquise par les moyens d’acquisition (10), de telle sorte que le seuil de distance de détection le plus proche des moyens de détection d’obstacle (7, 8) augmente si la vitesse augmente et diminue si la vitesse diminue.
Système anti-collision (6) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les moyens de détection d’obstacle (7, 8) sont configurés pour détecter des obstacles jusqu’à une distance de 30 mètres.
Système anti-collision (6) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les moyens de détection d’obstacle (7, 8) comprennent un capteur central d’obstacle (7) destiné à être situé derrière la cabine d’opérateur (4) et deux capteurs latéraux d’obstacle (8) destinés à être situés chacun derrière la cabine d’opérateur (4) et sur un côté respectif de l’engin de chantier (1), le capteur central (7) ayant un cône de détection qui, une fois le capteur central (7) monté sur l’engin de chantier (1), est centré sur la direction avant-arrière de l’engin de chantier (1).
Système anti-collision (6) selon la revendication 9, caractérisé par le fait que chaque capteur (7, 8) a un cône de détection et la somme des angles au sommet des cônes de détection des capteurs (7, 8) est égale à environ 270°, de préférence chaque capteur (7, 8) ayant un cône de détection dont l’angle au sommet est de 90°.
Système anti-collision (6) selon l’une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé par le fait que chaque capteur latéral (8) est monté sur un pivot vertical (9) destiné à être monté de manière amovible sur l’engin de chantier (1) par les moyens de liaison, chaque capteur latéral (8) étant apte à tourner autour dudit pivot (9) sous la commande des moyens de traitement de façon à être apte à balayer une plage angulaire dont l’angle au sommet est supérieur à celui du cône de détection du capteur latéral (8), les moyens de traitement étant en outre configurés pour, le cas échéant, faire pivoter de manière continue les deux capteurs latéraux (8) pour balayer les plages angulaires lorsqu’il est déterminé que l’engin de chantier (1) est à l’arrêt ou en marche avant, et, le cas échéant, pour également faire pivoter l’un des capteurs latéraux (8) pour l’orienter de façon à couvrir ladite partie spécifique (B) de la zone de détection d’obstacle lorsqu’il est déterminé que l’engin de chantier (1) est en marche arrière et que la tourelle (3) présente une orientation angulaire par rapport à la direction de déplacement de l’engin de chantier (1).
Système anti-collision (6) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que les moyens de détection d’obstacle (7, 8), le cas échéant chaque capteur d’obstacle (7, 8), sont au moins une caméra 3D et à émission infrarouge.
Engin de chantier (1), comprenant un avant (Av), un arrière (Ar), un outil de travail (5) et une cabine d’opérateur (4) dans laquelle se situe un siège pour l’opérateur et offrant à ce dernier un champ de vision en avant de la cabine d’opérateur (4) qui, en vue de dessus, est délimité par deux droites se rejoignant au niveau du siège en formant un premier angle, dit angle de champ de vision d’opérateur, l’outil de travail (5) étant présent dans le champ de vision de l’opérateur et l’engin de chantier (1) étant mobile dans la direction avant-arrière, dite direction de déplacement, l’engin de chantier (1) étant caractérisé par le fait qu’il est équipé d’un système anti-collision (6) tel que défini à l’une quelconque des revendications 1 à 12, monté de manière amovible sur l’engin de chantier (1).
Engin de chantier (1) selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la cabine d’opérateur (4) et l’outil de travail (5) sont portés par une tourelle (3), le système anti-collision (6) est monté sur la tourelle (3), et l’engin de chantier (1) ou le système anti-collision (6) comprend des seconds moyens d’acquisition pour acquérir l’orientation angulaire de la tourelle (3) par rapport à la direction de déplacement de l’engin de chantier (1).