WO2012049410A1 - Indication angulaire sur une télécommande et mise en station rapide d'un niveau laser - Google Patents

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WO2012049410A1
WO2012049410A1 PCT/FR2011/052351 FR2011052351W WO2012049410A1 WO 2012049410 A1 WO2012049410 A1 WO 2012049410A1 FR 2011052351 W FR2011052351 W FR 2011052351W WO 2012049410 A1 WO2012049410 A1 WO 2012049410A1
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laser
module
angle
inclination
level
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PCT/FR2011/052351
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Maurice Lauzet
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Psp Outillage
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • G01C15/004—Reference lines, planes or sectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means
    • G01C15/008—Active optical surveying means combined with inclination sensor

Definitions

  • a laser level comprising a laser module for generating at least one tilting laser beam with respect to a frame according to at least one reference axis (X), and a tilting module for tilting the laser module relative to the laser at least one reference axis according to a control signal produced by a control module.
  • Such a laser level is in particular known from document D1 (EP 0854 351); it also comprises two level detectors level or bubble levels capable of detecting angular differences, along two axes, between an angle of the laser beam and the horizontal.
  • the inclination module comprises two motors, one for each axis, associated with the laser module by means of a mechanical articulation and controlled according to the angular differences detected in order to bring the laser beam back to its reference position, the horizontal one.
  • a control module controls the operation of the tilt module according to the signals produced by the level detectors in order to level the laser module.
  • the laser level can then be used to generate one or more laser beams, possibly rotating, for example to define a horizontal plane or a plane forming a predefined angle, generally 90 °, relative to the horizontal.
  • the levels are fixed on the laser module or on a plate supporting the laser module. They make it possible to detect with great precision where the horizontal is and thus make it possible to level the laser level with a very high precision (of the order of 0.005 °).
  • levels which provide a result of "level” or “no level” type, do not allow to measure an angle of inclination of the laser beam relative to the horizontal.
  • the operating range of such levels is particularly limited, of the order of plus or minus 0.5 ° around zero degrees.
  • a laser level comprising a mobile laser module with respect to a frame.
  • On a fixed plate of the frame are fixed an electromechanical module necessary for the inclination of the laser module, and a control module of the assembly and in particular of the tilting module of the laser module.
  • the laser module includes means for producing a laser beam, and a sensor for measuring an angle of inclination of the laser module with respect to gravity.
  • the sensor being mobile with the laser module, the connection of the sensor to the control module is complex to achieve.
  • experience shows that electromagnetic radiation around the sensor, the tilt module and the control module disturb the measurement signal transmitted by the sensor to the control module, and these disturbances are variable depending on the position. laser module, so the sensor. This induces inaccuracies in the interpretation of the measured angle, with the consequence in particular of inaccuracies for the control of the inclination module and therefore for the inclination and positioning of the laser module.
  • the invention proposes a new laser level, not exhibiting all or part of the disadvantages of the known laser levels. More specifically, the invention proposes a new laser level comprising a laser module for generating a laser beam, said laser module being inclinable with respect to a frame according to at least one reference axis (X), and a module for detecting an angle tilting of the laser module relative to the reference axis.
  • the detection module comprises:
  • the laser level according to the invention can also comprise, as the known laser levels, an electromechanical module necessary for the inclination of the laser module, and a control module of the tilting module of the laser module.
  • the calculation means is for example integrated in the control module, or is positioned near the inclinometer.
  • the angle of inclination of the laser module it is possible to know the angle of inclination of the laser module, and therefore of the laser beam or beams that it produces, over a wide range of variation, for example of the order -90 to + 90 degrees.
  • the inclinometer being fixed relative to the frame, the connection wiring between the inclinometer, the calculation means and the control module is easier to achieve, and the signals received from the inclinometer by the calculation means. or the control module are not or slightly disturbed by the movements of the laser module. A good accuracy of the measurement can thus be obtained.
  • the frame and the level laser module according to the invention can be positioned inside an outer casing, the casing being in this case fixed to the casing. On the frame are fixed the tilt module of the laser module, and the control module.
  • the inclinometer is fixed on the outer casing. Since the inclinometer and the wiring between the inclinometer and the control module are fixed, the signals received from the inclinometer by the control module or the calculation means are undisturbed, and the possible disturbances, which are very small, are independent of the the position of the laser module. Good measurement accuracy can thus be obtained.
  • the inclinometer is fixed on the frame, or better still on the control module fixed on the frame, thus, there is no longer any wiring, more distance between the inclinometer, the calculation means and the control module.
  • the signals received by the calculation means or the control module are thus perfect, not damaged by electromagnetic disturbances. this is particularly important in the case where a very important accuracy, of the order of that of a level (0.005 °) is desired for the measurement.
  • the inclination angle of the laser module is thus obtained by an indirect measurement, as will be seen better later in examples.
  • the laser level may also include a display screen to display the tilt angle of the laser module.
  • the user is thus informed of the angle of inclination of the laser module at a given moment.
  • the user can for example use this information to voluntarily and manually tilt the laser level, until the tilt angle displayed on the screen corresponds to a desired angle of inclination of the laser module;
  • the laser module is stationary relative to the frame in the reference position.
  • the screen is positioned on the frame or on a remote control.
  • the laser level according to the invention may also comprise a tilt module for inclining the laser module with respect to the at least one reference axis as a function of a control signal, and a control module for produce the control signal.
  • the electromechanical inclination module according to the invention comprises, for example, a motor which it is possible to precisely control an absolute angle of rotation; the motor is mechanically connected to the laser module by a mechanical connection whose parameters are known.
  • the motor is not an example stepper motor whose absolute rotation angle is proportional to the control signal, or a DC motor associated with an encoder. With a such tilt module, it is possible to obtain directly and at once a tilt of the laser module of an angle function of the control signal.
  • the control signal is representative of a desired angle by the user, for example an angle supplied by the user to the control module via a remote control or a keyboard of the laser level.
  • the tilt module can tilt the laser module directly at a desired angle at a desired angle.
  • the control signal is representative of an angle equal to the opposite of the angle of inclination measured by the inclinometer.
  • the tilt module can directly level the laser module at one time, compensating for a measured inclination of the laser module by a reverse inclination to obtain a zero tilt ("level").
  • an important precision can be sought, of the order of one level (0.005 °).
  • an inclinometer of the desired precision is used. Inclinometers with a precision of the order of a level exist on the market and can therefore be used, even if their price is high.
  • the laser level according to the invention may also comprise a level detector, more accurate than the inclinometer and fixed relative to the frame, and the control module can be adapted to, after producing the control signal representative of an angle equal to Contrary to the angle of inclination measured by the inclinometer, control a leveling of the laser level according to a measurement provided by the level detector.
  • the leveling is done in this case in two stages.
  • the laser level is leveled according to the indications provided by the inclinometer and then, during a second step, the level of the laser level is adjusted more precisely according to the indications provided by the level detector.
  • This two-step approach is much faster than a one-step step-by-step approach based on the indications of a level-level level detector.
  • the laser module according to the invention can be tilted with respect to the frame along two reference axes of the same reference plane, the horizontal plane.
  • the inclinometer is adapted to measure an angle of inclination of the laser module with respect to the two reference axes.
  • FIG. 1 is a view from above of a laser level according to the invention
  • FIG. 2 is a block diagram schematizing the operation of the various elements of the laser level
  • FIG. 3 is a front view of some elements of a laser level according to FIG. 1,
  • FIGS. 4a, 4b are front views of elements of a laser level according to a variant of FIG.
  • the laser level shown is a preferred variant of the invention, which combines all the improvements and embodiments of the invention.
  • a device comprises in particular a laser module 10 and an inclination angle detection module.
  • the laser module 10 is fixed on a plate 1 1.
  • the laser module produces at least one laser beam 15, possibly rotating in a plane (for example a plane parallel to the moving plate), or several laser beams, for example two perpendicular beams.
  • the plate 1 1 is rotatably mounted relative to a frame 12 by means of a hinge such as a ball 13.
  • the frame may for example be fixed inside an outer protective casing (not shown) .
  • the platinum can be inclined relative to the frame according to two reference axes X, Y, perpendicular and located in the horizontal plane.
  • the detection module is an inclinometer 20 fixed on the mobile stage 1 1, to directly measure two angles of inclination of the stage (and therefore of the laser module): an angle Ax in a vertical plane and with respect to the X axis and an angle Y in a vertical plane and with respect to the Y axis.
  • the detection module comprises an inclinometer 20 fixed with respect to the frame 12 and a calculation means 25.
  • the inclinometer measures the inclination angles of the frame Bx, By with respect to the reference axes X, Y.
  • the calculating means determines the angles of inclination Ax, Ay of the laser module with respect to the reference axes X, Y from the angles Bx, By measured by the inclinometer and reference angles AxO, Ayo.
  • the angles AxO, AyO correspond to angles between the laser module 10 placed in a reference position (stop) relative to the frame 12 and the reference axes X, Y respectively.
  • the reference angles are for example determined by tests performed before any use of the laser level and are for example stored in a non-erasable memory of the calculation means.
  • the inclinometer is an accelerometer of the capacitive detection type with pendular seismic mass.
  • this sensor When immobile and only undergoes Earth's gravity, this sensor provides two signals, one for each axis, whose amplitude is proportional to the angle of inclination of the object to which it is attached (the platinum or frame) with respect to each axis X, Y.
  • the laser level also comprises a screen 30 for displaying the angles of inclination Ax, Ay of the laser module with respect to the reference axes (angles provided by the inclinometer or by the calculation means as appropriate) .
  • the screen here is a screen 30 of a remote control 31 associated with the main frame.
  • the screen is installed in or on the main frame or on the housing in which the frame 12 is fixed.
  • the angles are displayed directly on the screen, in real time.
  • the laser level also comprises a tilt module 40 for inclining the laser module relative to one and / or the other of the X, Y reference axes as a function of a control signal, and a control module 50.
  • the inclination module 40 comprises two stepper motors 41, 42, fixed to the frame 12. Each motor is associated with a screw-nut system 43, 44.
  • the screw-nut system 43 comprises for example a nut fixed to the frame and a screw whose end is rotatably mounted on the axis of the motor and another end movable in translation comes into contact with the plate 1 January.
  • the motor 41 and the screw-nut system 43 transform a rotational movement of the motor 41 in a tilting movement of the plate relative to the axis X.
  • the axis X is a horizontal axis, it passes through the axis rotation of the motor 41 and the center of rotation C of the plate 1 1.
  • the screw-nut system 44 comprises, for example, a nut fixed to the frame and a screw whose one end is rotatably mounted on the axis of the motor and of which another end movable in translation comes into contact with the plate 1 1.
  • the motor 42 and the screw-nut system 44 transform a rotational movement of the motor 42 in a tilting movement of the plate relative to the axis X.
  • the axis X is a horizontal axis, it passes through the axis rotation of the motor 41 and the center of rotation of the plate 1 1.
  • the motor 42 is positioned so that the X and Y axes are perpendicular.
  • NOy Ey * tan (Ay) / Py, with Ey the distance between the point of rotation and the point of contact of the screw with the plate 1 1, Py the pitch of the screw.
  • the control module 50 is installed on the laser level frame inside the housing; a part of the control module can also be located inside the remote control and communicates with another part of the control module fixed to the frame 12 via a wireless link.
  • the control module continuously receives two signals representative of the angles Ax, Ay, signals provided by the inclinometer or by the calculation means as appropriate. It can also receive desired angles from the user via a keyboard 60 of the remote control.
  • the control module 50 is adapted to produce two control signals function of angles measured by the inclinometer and desired angles Axs, Ays which are:
  • the two signals can be produced in series, with one motor 41, 42 after the other, or in parallel with the two motors 41, 42 simultaneously.
  • the signals produced have for example an amplitude or a phase proportional to the number of turns to be produced by each NOx motor, NOy as a function of the angles Ax, Ay and angles Axs, Ays.
  • the laser level also comprises two levels 51, 52 (or bubble levels or level sensors), fixed on the plate. They make it possible to detect if the plate 1 1 is horizontal, respectively along the X axis and along the Y axis, with a greater precision than that of the inclinometer if the accuracy of the inclinometer is lower than that of the levels.
  • the reference angle AxO is measured and stored, for example during a test phase of the laser level output of the production line.
  • the laser level is positioned on a horizontal calibrated test bench 70, the plate 1 1 is stationary in a low abutment position materialized by a stop 35 ( Figure 4a); the inclinometer indicates the value xO.
  • the laser level (frame + plate 1 1 + laser module) is rotated along the reference axis X until a perfectly horizontal laser beam; the inclinometer then indicates the value x1.
  • the reference angle AxO x1 - xO is finally stored in the calculation means.
  • the inclination angle ⁇ of the laser beam is continuously displayed, and a user can manually tilt the laser level along the X axis until a desired angle of inclination Axu for the laser beam is displayed on the screen 30, in a range of about -90 ° to + 90 °.
  • Ax Bx - AxO, where Bx is the angle measured by the inclinometer and AxO is the reference angle.
  • the tilt module is inactive and the plate is stationary relative to the frame, for example in the stop position.
  • the laser level is fixed, for example mounted on a tripod or placed on the ground.
  • the tilt module is active and is controlled by the control module.
  • the control module produces a control signal representative of the desired angle of inclination Axu for the laser beam.
  • the angular range is of the order of -10 ° to + 10 °, it is limited in practice by the stroke of the motors of the inclination module 40.
  • the control module After receiving the angle Ax measured by the inclinometer, the control module produces a signal representative of an angle equal to the opposite of the measured angle. With such a signal, the inclination module will thus compensate for the measured inclination to bring the laser beam back into the horizontal plane.
  • the leveling of a laser level according to the invention is carried out in a single step, in about 5 to 10 seconds.
  • the accuracy of the level is that of the inclinometer, of the order of 0.05 °.
  • the control module controls the tilt module , according to a procedure known elsewhere, as a function of measurement signals produced by the level detectors 51, 52 whose accuracy is conventionally of the order of 0.005 °. This additional step is typically performed in 5 to 10 seconds.

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Abstract

L'invention concerne un nouveau niveau laser comprenant : un module laser (10) pour générer un faisceau laser, le dit module laser tant inclinable par rapport un bâti (12) selon au moins un axe de référence (X, Y), un module de détection d'un angle d'inclinaison (Ax, Ay) du module laser par rapport l'axe de référence. Application la mise de niveau et l'inclinaison d'un tel niveau laser.

Description

INDICATION ANGULAIRE SUR UNE TELECOMMANDE ET MISE EN STATION RAPIDE D'UN NIVEAU LASER
Domaine technique et état de l'art
L'invention concerne un niveau laser comprenant un module laser pour générer au moins un faisceau laser inclinable par rapport à un bâti selon au moins un axe de référence (X), et un module d'inclinaison pour incliner le module laser par rapport à l'au moins un axe de référence en fonction d'un signal de commande produit par un module de commande.
Un tel niveau laser est notamment connu du document D1 (EP 0854 351 ) ; il comprend également deux détecteurs de niveau de type nivelles ou niveaux à bulles aptes à détecter des différences angulaires, selon deux axes, entre un angle du faisceau laser et l'horizontal. Le module d'inclinaison comprend deux moteurs, un pour chaque axe, associés au module laser par l'intermédiaire d'une articulation mécanique et commandés en fonction des différences angulaires détectées pour ramener le faisceau laser à sa position de référence, l'horizontal. Lors d'une phase de démarrage, un module de commande pilote le fonctionnement du module d'inclinaison en fonction des signaux produits par les détecteurs de niveau afin de mettre le module laser de niveau. Le niveau laser peut être ensuite utilisé pour générer un ou plusieurs faisceaux laser, éventuellement rotatifs, par exemple pour définir un plan horizontal ou un plan formant un angle prédéfini, généralement 90 °, par rapport à l'horizontal.
Dans le niveau laser du document D1 , les nivelles sont fixées sur le module laser ou sur une platine supportant le module laser. Elles permettent de détecter avec une grande précision où se trouve l'horizontal et permettent ainsi de mettre de niveau le niveau laser avec une très grande précision (de l'ordre de 0.005°). Toutefois, de telles nivelles, qui fournissent un résultat de type "de niveau" ou "pas de niveau", ne permettent pas de mesurer un angle d'inclinaison du faisceau laser par rapport à l'horizontal. De plus, la plage de fonctionnement de telles nivelles est particulièrement limitée, de l'ordre de plus ou moins 0.5° autour de zéro degré. En dehors de leur plage de fonctionnement, de telles nivelles sont totalement inefficaces : si l'inclinaison est au delà de cette plage de fonctionnement et jusqu'à environ plus ou moins 5° la mise à niveau peut se faire par tâtonnements, par petits mouvements successifs de l'ordre de 0.5°, jusqu'à entrer dans la plage de fonctionnement linéaire des nivelles à bulles. Mais ces tâtonnements prennent en pratique beaucoup de temps, de l'ordre de 1 à 2 minutes, en fonction de l'angle d'inclinaison précédant la mise à niveau.
Du document D2 (US 2010 /186243) est également connu un niveau laser comprenant un module laser mobile par rapport à un bâti. Sur une platine fixe du bâti sont fixés un module électromécanique nécessaire à l'inclinaison du module laser, et un module de commande de l'ensemble et notamment du module d'inclinaison du module laser. Le module laser comprend des moyens pour produire un faisceau laser, et un capteur pour mesurer un angle d'inclinaison du module laser par rapport à la gravité. Le capteur étant mobile avec le module laser, la connexion du capteur au module de commande est complexe à réaliser. De plus, l'expérience montre que des rayonnements électromagnétiques autour du capteur, du module d'inclinaison et du module de commande viennent perturber le signal de mesure transmis par le capteur au module de commande, et ces perturbations sont variables en fonction de la position du module laser, donc du capteur. Ceci induit des imprécisions dans l'interprétation de l'angle mesuré, avec pour conséquence notamment des imprécisions pour la commande du module d'inclinaison et donc pour l'inclinaison et le positionnement du module laser.
Description de l'invention
L'invention propose un nouveau niveau laser, ne présentant pas tout ou partie des inconvénients des niveaux laser connus. Plus précisément, l'invention propose un nouveau niveau laser comprenant un module laser pour générer un faisceau laser, le dit module laser étant inclinable par rapport à un bâti selon au moins un axe de référence (X), et un module pour détecter un angle d'inclinaison du module laser par rapport à l'axe de référence. Le module de détection comprend :
• un inclinomètre fixe par rapport au bâti pour mesurer un angle d'inclinaison du bâti par rapport à l'axe de référence, et • un moyen de calcul, pour calculer l'angle d'inclinaison du module laser par rapport à l'axe de référence à partir de la mesure de l'inclinomètre et d'un angle de référence correspondant à un angle entre le module laser placé dans une position de référence (butée) par rapport au bâti et l'axe de référence.
Le niveau laser selon l'invention peut comprend également, comme les niveaux laser connus, un module électromécanique nécessaire à l'inclinaison du module laser, et un module de commande du module d'inclinaison du module laser. Le moyen de calcul est par exemple intégré au module de commande, ou bien est positionné à proximité de l'inclinomètre.
Ainsi, avec un niveau laser selon l'invention, il est possible de connaître l'angle d'inclinaison du module laser, et donc du ou des faisceaux laser qu'il produit, sur une large plage de variation, par exemple de l'ordre -90 à + 90 degrés. De plus, l'inclinomètre étant fixe par rapport au bâti, le câblage de connexion entre l'inclinomètre, le moyen de calcul et le module de commande est plus facile à réaliser, et les signaux reçus de l'inclinomètre par le moyen de calcul ou le module de commande sont pas ou peu perturbés par les mouvements du module laser. Une bonne précision de la mesure peut ainsi être obtenue.
Le bâti et le module laser du niveau selon l'invention peuvent être positionnés à l'intérieur d'un boîtier externe, le bâti étant dans ce cas fixé au boîtier. Sur le bâti sont fixés le module d'inclinaison du module laser, et le module de commande.
Selon une variante, l'inclinomètre est fixé sur le boîtier externe. L'inclinomètre et le câblage entre l'inclinomètre et le module de commande étant fixes, les signaux reçus de l'inclinomètre par le module de commande ou le moyen de calcul sont peu perturbés, et les éventuelles perturbations, très faibles, sont indépendantes de la position du module laser. Une bonne précision de mesure peut ainsi être obtenue.
Selon une autre variante, l'inclinomètre est fixé sur le bâti, ou mieux sur le module de commande fixé sur le bâti, ainsi, il n'y a plus de câblage, plus de distance entre l'inclinomètre, le moyen de calcul et le module de commande. Les signaux reçus par le moyen de calcul ou le module de commande sont ainsi parfaits, non détériorés par des perturbations électromagnétiques. Ceci est particulièrement important dans le cas où une précision très importante, de l'ordre de celle d'une nivelle (0,005°) est souhaitée pour la mesure.
Dans un niveau laser selon l'invention, l'angle d'inclinaison du module laser est ainsi obtenu par une mesure indirecte, comme on le verra mieux plus loin dans des exemples.
Application = affichage et inclinaison manuelle d'un angle souhaité :
Le niveau laser peut également comprendre un écran d'affichage, pour afficher l'angle d'inclinaison du module laser. L'utilisateur est ainsi informé de l'angle d'inclinaison du module laser à un instant donné. L'utilisateur peut par exemple utiliser cette information pour incliner volontairement et manuellement le niveau laser, jusqu'à ce que l'angle d'inclinaison affiché sur l'écran corresponde à un angle d'inclinaison souhaité du module laser ; Le module laser est dans ce cas immobile par rapport au bâti, en position de référence.
Selon des variantes encore, l'écran est positionné sur le bâti ou sur une télécommande.
Application = inclinaison motorisée d'un angle souhaité ou mise en station rapide
Comme dit précédemment, le niveau laser selon l'invention peut également comprendre un module d'inclinaison pour incliner le module laser par rapport à l'au moins un axe de référence en fonction d'un signal de commande, et un module de commande pour produire le signal de commande. Le module électromécanique d'inclinaison selon l'invention comprend par exemple un moteur dont il est possible de commander avec précision un angle absolu de rotation ; le moteur est relié mécaniquement au module laser par une liaison mécanique dont les paramètres sont connus. Le moteur est pas exemple un moteur pas à pas dont l'angle de rotation absolu est proportionnel au signal de commande, ou bien un moteur à courant continu associé à un codeur. Avec un tel module d'inclinaison, il est possible d'obtenir directement et en une seule fois une inclinaison du module laser d'un angle fonction du signal de commande.
Selon une variante, le signal de commande est représentatif d'un angle souhaité par l'utilisateur, par exemple un angle fourni par l'utilisateur au module de commande par l'intermédiaire d'une télécommande ou d'un clavier du niveau laser. Ainsi, le module d'inclinaison peut incliner directement et en une seule fois le module laser d'un angle souhaité par l'utilisateur. Selon une autre variante, le signal de commande est représentatif d'un angle égal à l'opposé de l'angle d'inclinaison mesuré par l'inclinomètre. Ainsi, le module d'inclinaison peut mettre à niveau directement et en une seule fois le module laser, en compensant une inclinaison mesurée du module laser par une inclinaison inverse pour obtenir une inclinaison nulle ("de niveau").
Dans un niveau laser selon l'invention, une précision importante peut être recherchée, de l'ordre celle d'une nivelle (0,005°). Selon une variante, un inclinomètre de la précision recherchée est utilisé. Des inclinomètres d'une précision de l'ordre de celle d'une nivelle existent sur le marché et peuvent donc être utilisés, même si leur prix est élevé. Selon une autre variante, si l'inclinomètre utilisé a une précision plus faible que celle d'un détecteur de niveau, et si une précision plus importante que celle de l'inclinomètre est recherchée pour la mise à niveau du niveau laser, le niveau laser selon l'invention peut comprendre également un détecteur de niveau, plus précis que l'inclinomètre et fixe par rapport au bâti, et le module de commande peut être adapté pour, après avoir produit le signal de commande représentatif d'un angle égal à l'opposé de l'angle d'inclinaison mesuré par l'inclinomètre, commander une mise à niveau du niveau laser en fonction d'une mesure fournie par le détecteur de niveau. La mise de niveau se fait dans ce cas en deux étapes. Au cours d'une première étape, rapide, le niveau laser est mis de niveau en fonction des indications fournies par l'inclinomètre puis, au cours d'une deuxième étape, le niveau du niveau laser est ajusté de manière plus précise en fonction des indications fournies par le détecteur de niveau. Cette approche en deux étapes est bien plus rapide qu'une approche en une unique étape réalisée pas à pas en fonction des indications d'un détecteur de niveau de type nivelle. Bien sûr, dans une variante, le module laser selon l'invention peut être inclinable par rapport au bâti selon deux axes de référence d'un même plan de référence, le plan horizontal. L'inclinomètre est dans ce cas adapté pour mesurer un angle d'inclinaison du module laser par rapport aux deux axes de référence.
Brève description des figures
L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description qui suit d'un exemple de niveau laser selon l'invention. Cet exemple est donné à titre non limitatif. La description est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels :
• la figure 1 est une vue de dessus d'un niveau laser selon l'invention,
• la figure 2 est un schéma bloc schématisant le fonctionnement des différents éléments du niveau laser,
• la figure 3 est une vue de face de certains éléments d'un niveau laser selon la figure 1 ,
• les figures 4a, 4b sont des vues de face d'éléments d'un niveau laser selon une variante de la figure 1 .
Description d'un mode de réalisation de l'invention
Le niveau laser représenté est une variante préférée de l'invention, qui combine toutes les améliorations et les variantes de réalisation de l'invention.
Un dispositif selon l'invention comprend notamment un module laser 10 et un module de détection d'angle d'inclinaison. Le module laser 10 est fixé sur une platine 1 1 . Le module laser produit au moins un faisceau laser 15, éventuellement rotatif dans un plan (par exemple un plan parallèle à la platine mobile), ou bien plusieurs faisceaux laser, par exemple deux faisceaux perpendiculaires. La platine 1 1 est montée rotative par rapport à un bâti 12 par l'intermédiaire d'une articulation telle qu'une rotule 13. Le bâti peut par exemple être fixé à l'intérieur d'un boîtier extérieur de protection (non représenté). La platine peut être inclinée par rapport au bâti selon deux axes de référence X, Y, perpendiculaires et situés dans le plan horizontal.
Dans l'exemple représenté figure 1 , le module de détection est un inclinomètre 20 fixé sur la platine mobile 1 1 , pour mesurer directement deux angles d'inclinaison de la platine (et donc du module laser) : un angle Ax dans un plan vertical et par rapport à l'axe X et un angle Y dans un plan vertical et par rapport à l'axe Y.
Dans l'exemple figures 4a, 4b, le module de détection comprend un inclinomètre 20 fixe par rapport au bâti 12 et un moyen de calcul 25. L'inclinomètre mesure les angles d'inclinaison du bâti Bx, By par rapport aux axes de référence X, Y. Le moyen de calcul détermine ensuite les angles d'inclinaison Ax, Ay du module laser par rapport aux axes de référence X, Y à partir des angles Bx, By mesurés par l'inclinomètre et d'angles de référence AxO, AyO. Les angles AxO, AyO correspondent à des angles entre le module laser 10 placé dans une position de référence (butée) par rapport au bâti 12 et les axes de référence X, Y respectivement. Les angles de référence sont par exemple déterminés par des essais réalisés avant toute utilisation du niveau laser et sont par exemple mémorisés dans une mémoire non effaçable du moyen de calcul.
Dans un exemple de mise en oeuvre, l'inclinomètre est un accéléromètre du type à détection capacitive à masse sismique pendulaire. Lorsqu'il est immobile et subit uniquement la gravité terrestre, ce capteur fournit deux signaux, un pour chaque axe, dont l'amplitude est proportionnelle à l'angle d'inclinaison de l'objet sur lequel il est fixé (la platine ou le bâti) par rapport à chaque axe X, Y.
Dans l'exemple représenté, le niveau laser comprend également un écran 30 pour afficher les angles d'inclinaison Ax, Ay du module laser par rapport aux axes de référence (angles fournis par l'inclinomètre ou par le moyen de calcul selon le cas). L'écran est ici un écran 30 d'une télécommande 31 associée au bâti principal. Selon une variante, l'écran est installé dans ou sur le bâti principal ou sur le boîtier dans lequel le bâti 12 est fixé. Les angles sont affichés directement sur l'écran, en temps réel. Dans l'exemple représenté, le niveau laser comprend également un module d'inclinaison 40 pour incliner le module laser par rapport à l'un et / ou l'autre des axes de référence X, Y en fonction d'un signal de commande, et un module de commande 50.
Le module d'inclinaison 40 comprend deux moteurs pas à pas 41 , 42, fixés au bâti 12. Chaque moteur est associé à un système vis-écrou 43, 44. Le système vis-écrou 43 comprend par exemple un écrou fixé au bâti et une vis dont une extrémité est montée mobile en rotation sur l'axe du moteur et dont une autre extrémité mobile en translation vient en contact avec la platine 1 1 . Le moteur 41 et le système vis-écrou 43 transforment un mouvement de rotation du moteur 41 en un mouvement d'inclinaison de la platine par rapport à l'axe X. L'axe X est un axe horizontal, il passe par l'axe de rotation du moteur 41 et par le centre de rotation C de la platine 1 1 . Pour incliner la platine 1 1 d'un angle d'inclinaison Ax souhaité, le nombre de tours NOx à effectuer par le moteur 41 est donné par la relation : NOx = Ex* tan(Ax) / Px, avec Ex la distance entre le point de rotation et le point de contact de la vis avec la platine 1 1 , Px le pas de la vis. De manière similaire, le système vis-écrou 44 comprend par exemple un écrou fixé au bâti et une vis dont une extrémité est montée mobile en rotation sur l'axe du moteur et dont une autre extrémité mobile en translation vient en contact avec la platine 1 1 . Le moteur 42 et le système vis-écrou 44 transforment un mouvement de rotation du moteur 42 en un mouvement d'inclinaison de la platine par rapport à l'axe X. L'axe X est un axe horizontal, il passe par l'axe de rotation du moteur 41 et par le centre de rotation de la platine 1 1 . Le moteur 42 est positionné de sorte que les axes X et Y soient perpendiculaires. Pour incliner la platine 1 1 d'un angle d'inclinaison Ay souhaité, le nombre de tours N0 à effectuer par le moteur 41 est donné par la relation : NOy = Ey* tan(Ay) / Py, avec Ey la distance entre le point de rotation et le point de contact de la vis avec la platine 1 1 , Py le pas de la vis.
Le module de commande 50 est installé sur le bâti du niveau laser, à l'intérieur du boîtier ; une partie du module de commande peut également être localisée à l'intérieur de la télécommande et communique avec une autre partie du module de commande fixée sur le bâti 12 par l'intermédiaire d'une liaison sans fils. Le module de commande reçoit en continu deux signaux représentatifs des angles Ax, Ay, signaux fournis par l'inclinomètre ou par le moyen de calcul selon le cas. Il peut également recevoir des angles souhaités de l'utilisateur par l'intermédiaire d'un clavier 60 de la télécommande. Le module de commande 50 est adapté pour produire deux signaux de commande fonction des angles mesurés par l'inclinomètre et d'angles souhaités Axs, Ays qui sont :
• des angles souhaités par l'utilisateur, ou
• des angles égaux à zéro (pour mise à niveau).
Les deux signaux peuvent être produits en série, à un moteur 41 , 42 après l'autre, ou bien en parallèle, aux deux moteurs 41 , 42 simultanément. Les signaux produits ont par exemple une amplitude ou une phase proportionnelle au nombre de tours à produire par chaque moteur NOx, NOy en fonction des angles Ax, Ay et des angles Axs, Ays.
Enfin, dans l'exemple représenté, le niveau laser comprend également deux nivelles 51 , 52 (ou niveaux à bulles ou détecteurs de niveau), fixées sur la platine. Elles permettent de détecter si la platine 1 1 est horizontale, respectivement selon l'axe X et selon l'axe Y, avec une précision plus grande de celle de l'inclinomètre si la précision de l'inclinomètre est inférieure à celle des nivelles.
Le fonctionnement du niveau laser selon l'invention va maintenant être décrit en relation avec les figures 3, 4a, 4b. Par souci de simplification, on parlera ici uniquement de l'orientation du niveau laser selon l'axe X. Le fonctionnement est bien sûr le même selon l'axe Y.
Si l'inclinomètre est fixé sur le bâti 12, l'angle de référence AxO est mesuré et mémorisé, par exemple lors d'une phase de test du niveau laser en sortie de chaîne de fabrication. Pour cela, le niveau laser est positionné sur un banc de test étalonné horizontal 70, la platine 1 1 est immobile dans une position en butée basse matérialisée par une butée 35 (figure 4a) ; l'inclinomètre indique la valeur xO. Puis le niveau laser (bâti + platine 1 1 + module laser) est mis en rotation selon l'axe de référence X jusqu'à obtenir un faisceau laser parfaitement horizontal ; l'inclinomètre indique alors la valeur x1 . L'angle de référence AxO = x1 - xO est enfin mémorisé dans le moyen de calcul. Dans un mode totalement manuel, l'angle d'inclinaison Ax du faisceau laser est affiché en continu, et un utilisateur peut incliner manuellement le niveau laser selon l'axe X jusqu'à ce qu'un angle d'inclinaison souhaité Axu pour le faisceau laser soit affiché sur l'écran 30, dans une plage de l'ordre de -90° à + 90°. Ax = Bx - AxO, Bx étant l'angle mesuré par l'inclinomètre et AxO étant l'angle de référence. Dans le mode manuel, le module d'inclinaison est inactif et la platine est immobile par rapport au bâti, par exemple dans la position de butée.
Dans un mode automatique, le niveau laser est fixe, par exemple monté sur un trépied ou posé sur le sol. .Le module d'inclinaison est actif et est commandé par le module de commande. Pour cela le module de commande produit un signal de commande représentatif de l'angle d'inclinaison souhaité Axu pour le faisceau laser. En mode automatique, la plage angulaire est de l'ordre de -10 ° à + 10 °, elle est limitée en pratique par la course des moteurs du module d'inclinaison 40.
Après avoir installé le niveau laser par exemple sur le sol ou sur un trépied, l'utilisateur souhaite le plus souvent effectuer une mise de niveau du niveau laser, ce qui correspond à Axu = 0°. Pour une mise à niveau en mode manuelle, l'utilisateur incline le niveau laser jusqu'à ce que l'angle Axu = 0° soit affiché sur l'écran. Pour une mise à niveau en mode automatique, après avoir reçu l'angle Ax mesuré par l'inclinomètre, le module de commande produit un signal représentatif d'un angle égal à l'opposé de l'angle mesuré. Avec un tel signal, le module d'inclinaison va ainsi compenser l'inclinaison mesurée pour ramener le faisceau laser dans le plan horizontal. Par rapport aux solutions antérieures, la mise de niveau d'un niveau laser selon l'invention est réalisée en une seule étape, en 5 à 10 secondes environ. La précision du niveau est celles de l'inclinomètre, de l'ordre de 0.05°.
Si une mise à niveau plus précise est souhaitée, après avoir produit le signal de commande représentatif d'un angle égal à l'opposé de l'angle d'inclinaison mesuré par l'inclinomètre, le module de commande pilote le module d'inclinaison, selon une procédure connue par ailleurs, en fonction de signaux de mesure produits par les détecteurs de niveau 51 , 52 dont la précision est classiquement de l'ordre de 0.005°. Cette étape supplémentaire est réalisée classiquement en 5 à 10 secondes.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Niveau laser comprenant un module laser (10) pour générer un faisceau laser, le dit module laser étant inclinable par rapport à un bâti (12) du niveau laser selon au moins un axe de référence (X, Y), et un module de détection d'un angle d'inclinaison (Ax, Ay) du module laser par rapport à l'axe de référence, le dit le module de détection comprenant :
• un inclinomètre (20) fixe par rapport au bâti pour mesurer un angle d'inclinaison du bâti par rapport à l'axe de référence (Bx, By), et
• un moyen de calcul, pour calculer l'angle d'inclinaison (Ax, Ay) du module laser par rapport à l'axe de référence à partir de la mesure de l'inclinomètre (Bx, By) et d'un angle de référence (AxO, AyO) correspondant à un angle entre le module laser placé dans une position de référence (butée) par rapport au bâti et l'axe de référence (X, Y).
2. Niveau laser selon la revendication précédente, comprenant également un écran (30) pour afficher l'angle d'inclinaison du module laser détecté, le dit écran étant positionné sur le bâti, sur un boîtier dans lequel le bâti est fixé ou sur une télécommande.
3. Niveau laser selon l'une des revendications 1 à 2, comprenant également un module d'inclinaison (40) pour incliner le module laser (10) par rapport à l'au moins un axe de référence en fonction d'un signal de commande, et un module de commande (50) pour produire le signal de commande représentatif d'un angle souhaité d'inclinaison du module laser (Axu, Ayu), angle qui est :
• un angle souhaité par l'utilisateur, ou
• un angle égal zéro.
4. Niveau laser selon la revendication 3, comprenant également un détecteur de niveau (51 , 52), et dans lequel le module de commande (50) est également adapté pour, après avoir produit le signal de commande représentatif d'un angle souhaité égal à zéro, commander une mise à niveau du niveau laser en fonction de mesures fournies par le détecteur de niveau.
5. Niveau laser selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel le module d'inclinaison comprend un moteur (41 , 42) dont un angle absolu de rotation est fonction du signal de commande et une liaison mécanique reliant une extrémité tournante du moteur au module laser ou à une platine (1 1 ) supportant le dit module laser (10).
6. Niveau laser selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module laser (10) est inclinable par rapport au bâti selon deux axes de référence (X, Y) d'un même plan de référence, et dans lequel le module de détection est adapté pour détecter un angle d'inclinaison (Ax, Ay) du module laser par rapport aux deux axes de référence.
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