WO2012049411A1 - Niveau laser comprenant un module de détection de mouvement - Google Patents

Niveau laser comprenant un module de détection de mouvement Download PDF

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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • G01C15/008—Active optical surveying means combined with inclination sensor

Definitions

  • the invention relates to a laser level comprising a laser module for generating at least one laser beam, said laser module being inclinable relative to a frame according to at least one reference axis (X).
  • Such a laser level is in particular known from document D1 (EP 0854 351); it also comprises two level detectors capable of detecting angular differences, along two axes, between an angle of the laser beam and the horizontal, a tilt module adapted to incline the laser module, and a control module.
  • 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 level detectors are levelers, or bubble level, fixed on a plate on which the laser module is also fixed. Such detectors make it possible to detect with great precision where the horizontal is and thus make it possible to level the laser module with great precision.
  • a laser level and in particular the levels and electronic components of the control module, are fragile, particularly sensitive to shocks, movements or vibrations, and can be quickly damaged or give a false indication.
  • the laser level frame which is stronger, may not be damaged during movement. So that nothing alerts the user.
  • the invention proposes a new laser level comprising in particular 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 motion detection module for detecting a movement undergone by the laser level and produce a warning signal.
  • a new laser level comprising in particular 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 motion detection module for detecting a movement undergone by the laser level and produce a warning signal.
  • the motion detector comprises an accelerometer for measuring an acceleration of the laser level in the gravitational field at predefined instants, and a comparator for producing the warning signal.
  • the warning signal is produced if the acceleration difference between two successive instants is greater than a maximum acceleration difference.
  • the warning signal is produced if the acceleration at a given instant is greater than a maximum allowable acceleration.
  • a rapid variation of the acceleration or a large value of the acceleration are characteristic of an undesired movement of the laser level. For example, if a laser level falls from a tripod on which it is installed, it undergoes a zero acceleration during the duration of the fall, then a very strong acceleration, for example of the order 50G to 5000G, during the impact of the device on the ground.
  • the motion detector comprises an inclinometer for measuring, at predetermined intervals, an inclination of the laser level with respect to a horizontal reference axis, and a comparator for producing the warning signal.
  • the warning signal is produced if the difference in inclination between two successive instants is greater than a maximum acceptable inclination difference. It is considered here that a rapid variation of the inclination or inclination beyond a maximum inclination Amax are characteristic of an undesired movement of the laser level. For example, if a user clumsily hits a tripod on which the laser level is installed, the laser level can be unbalanced and the angle of inclination of the laser level varies abruptly (and thus also the angle of the laser beam).
  • the detection of a movement is independent of the initial (reference) angle AO of the laser level.
  • the motion detection can be performed without difficulty since it is based on a variation, abrupt or not, the acceleration or inclination of the laser level as appropriate.
  • the measurement means (accelerometer or inclinometer) is fixed on the laser level frame, or on an external laser level protection box, a case inside which the frame is fixed.
  • the motion detection module thus detects any undesired movements of the frame relative to its external environment.
  • the measuring means is fixed on a plate tilting relative to the frame and on which is fixed the laser module. The motion detection module thus detects any undesired movements of the laser module relative to the frame or with respect to the environment outside the frame.
  • a level according to the invention comprises in particular a laser module 10 for generating a laser beam, and a motion detection module for detecting a movement undergone by the laser level and producing an alert signal.
  • the laser module is integral with a plate 1 1 hinged relative to a frame 15 by means of a hinge such as a ball joint; the plate 1 1 and the laser module 10 are thus inclined relative to the frame 15 according to at least one reference axis X.
  • the assembly, laser module 10, plate 1 1 and laser module 10 can be positioned inside the an outer protective housing (not shown), the frame being in this case fixed to the frame.
  • the level represented also comprises, as the known levels, level sensors 13, 14 or levelers (bubble level) fixed on the movable plate 1 1, a module 16 for inclining the movable stage relative to the frame 15 and a module of command (not shown), in particular for leveling the platen (and therefore the laser module) according to information provided by the levels.
  • the motion detector comprises an accelerometer 20 of the capacitive detection type with pendular seismic mass.
  • an accelerometer 20 of the capacitive detection type with pendular seismic mass.
  • Such a sensor is able to detect both the acceleration of the laser level in the gravitational field and the angle of inclination of the laser level with respect to the horizontal reference axis. It thus fulfills the functions of an accelerometer and those of an inclinometer.
  • the sensor measures laser level acceleration and laser level tilt continuously at preset times. As an indication, the sensor can perform 200 to 2000 acceleration or angle measurements per second.
  • the accelerometer is fixed on the plate 1 1 mobile. In another example (not shown), the accelerometer is fixed on the frame 15 of the laser level, or on the outer casing in which the frame is fixed.
  • the motion detector further comprises a comparator for comparing a measurement made by the accelerometer or the difference between two successive measurements with corresponding maximum values. It is thus possible to detect if:
  • the difference in acceleration G (T + 1) -G (T) between two successive instants T, T + 1 is greater than a maximum acceleration difference DGmax, and / or
  • the difference of inclination A (T + 1) -A (T) between two successive instants T, T + 1 is greater than a maximum inclination difference DAmax.
  • the maximum acceleration difference DGmax difference between two predefined instants is for example of the order of 0.3 to 0.7G, for example equal to 0.5G.
  • the maximum allowable acceleration Gmax at a predefined instant is for example of the order of 1 to 3 G, for example 2G, plus GO.
  • the maximum difference of inclination DAmax between two successive predefined instants is for example of the order of 0.5 to 1 °.
  • the maximum inclination Amax at a predefined moment is for example of the order of 1 to 2 ° plus A0, the reference angle.
  • a capacitive sensing type accelerometer enables continuous and parallel monitoring of these four parameters (variation of acceleration, acceleration, variation of inclination and inclination) to detect a possible movement.
  • a simple accelerometer or a simple inclinometer and monitor only the acceleration or only the inclination of the laser level.
  • the level may also include a memory for storing:
  • At least one occurrence of the alert signal and / or
  • At least one value of a monitored parameter associated with an occurrence of the alert signal At least one value of a monitored parameter associated with an occurrence of the alert signal.
  • the memory is for example located in the control module. By reading the contents of the memory, it is thus possible to know if the laser level has undergone an unwanted movement, even if at the time of reading the memory, the warning signal is no longer produced (following a resetting the control module for example). This may allow a troubleshooter to understand the origin of a failure for example.
  • the warning signal can be materialized for example by:
  • the detection thresholds the maximum acceleration difference and / or the maximum acceleration and / or the maximum inclination difference and / or maximum inclination.
  • the threshold or thresholds can be chosen just above the values measured by the accelerometer during these vibrations so as not to generate an inadvertent fault.
  • the invention can be used in all types of laser level, including pendulum type laser levels.

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Abstract

L'invention concerne un nouveau niveau laser comprenant un module laser pour générer un faisceau laser inclinable par rapport à un bâti selon au moins un axe de référence (X), et un module de détection de mouvement pour produire un signal d'alerte si : · une différence d'accélération du niveau laser entre deux instants prédéfinis est supérieure à une différence d'accélération maximale, ou · une accélération du niveau laser à un instant prédéfini est supérieure à une accélération maximale, ou · une différence d'inclinaison du niveau laser entre deux instants prédéfinis successifs est supérieure à une différence d'inclinaison maximale, et / ou · une inclinaison du niveau laser à un instant prédéfini est supérieure à une inclinaison maximale.

Description

NIVEAU LASER COMPRENANT UN MODULE DE DETECTION DE
MOUVEMENT Domaine technique et état de l'art
L'invention concerne un niveau laser comprenant un module laser pour générer au moins un faisceau laser, le dit module laser étant inclinable par rapport à un bâti selon au moins un axe de référence (X).
Un tel niveau laser est notamment connu du document D1 (EP 0854 351 ) ; il comprend également deux détecteurs de niveau aptes à détecter des différences angulaires, selon deux axes, entre un angle du faisceau laser et l'horizontal, un module d'inclinaison apte à incliner le module laser, et un module de commande. 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. Les détecteurs de niveau sont des nivelles, ou niveau à bulles, fixées sur une platine sur laquelle est fixée également le module laser. De tels détecteurs permettent de détecter avec une grande précision où se trouve l'horizontal et permettent ainsi de mettre de niveau le module laser avec une grande précision.
Toutefois, un niveau laser, et en particulier les nivelles et les composants électroniques du module de commande, sont fragiles, particulièrement sensibles aux chocs, aux mouvements ou aux vibrations, et peuvent être rapidement endommagés ou donner une indication fausse. Le bâti du niveau laser, plus résistant, peut ne pas être endommagé lors du mouvement. De sorte que rien n'alerte l'utilisateur.
Description de l'invention L'invention propose un nouveau niveau laser comprenant notamment 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 de détection de mouvement pour détecter un mouvement subi par le niveau laser et produire un signal d'alerte. Ainsi, l'utilisateur est informé de l'existence d'un mouvement, rapide ou lent, et d'une possible défaillance du niveau laser ou d'une indication erronée donnée par le faisceau laser.
Selon un mode de réalisation, le détecteur de mouvement comprend un accéléromètre pour mesurer une accélération du niveau laser dans le champ gravitationnel à des instants prédéfinis, et un comparateur pour produire le signal d'alerte. Dans une variante, le signal d'alerte est produit si la différence d'accélération entre deux instants successifs est supérieure à une différence d'accélération maximale. Dans une autre variante, le signal d'alerte est produit si l'accélération à un instant donné est supérieure à une accélération maximale admissible. L'accélération maximale admissible Gmax est par exemple égale à une accélération de référence GO plus un écart d'accélération DGO ; l'accélération de référence GO est égale à l'accélération subie par le niveau laser dans le champ gravitationnel lorsqu'il est en station (c'est-à-dire stabilisé à un angle prédéfini AO, avec par exemple AO = 0° si le niveau laser est "de niveau" ou en station à l'horizontal). On considère ici qu'une variation rapide de l'accélération ou bien une valeur importante de l'accélération sont caractéristiques d'un mouvement non souhaité du niveau laser. Par exemple, si un niveau laser tombe d'un trépied sur lequel il est installé, il subit une accélération nulle pendant la durée de la chute, puis une accélération très forte, par exemple de l'ordre 50G à 5000G, lors de l'impact de l'appareil sur le sol.
Selon un autre mode de réalisation, le détecteur de mouvement comprend un inclinomètre pour mesurer à des intervalles prédéfinis une inclinaison du niveau laser par rapport à un axe de référence horizontal, et un comparateur pour produire le signal d'alerte. Le signal d'alerte est produit si la différence d'inclinaison entre deux instants successifs est supérieure à une différence d'inclinaison maximale admissible. On considère ici qu'une variation rapide de l'inclinaison ou une inclinaison au delà d'une inclinaison maximale Amax sont caractéristiques d'un mouvement non souhaité du niveau laser. Par exemple, si un utilisateur heurte maladroitement un trépied sur lequel est installé le niveau laser, le niveau laser peut être déséquilibré et l'angle d'inclinaison du niveau laser varie brusquement (et donc l'angle du faisceau laser également).
Avec un accéléromètre ou un inclinomètre, la détection d'un mouvement est indépendante de l'angle initial (de référence) AO du niveau laser. Ainsi, avec l'invention, que le niveau laser soit calé de niveau (angle de référence zéro degré), ou bien que le niveau laser soit en mode pente avec un angle de référence AO différent de zéro, la détection de mouvement peut être réalisée sans difficulté puisqu'elle est basée sur une variation, brusque ou non, de l'accélération ou de l'inclinaison du niveau laser selon le cas.
Dans une variante, le moyen de mesure (accéléromètre ou inclinomètre) est fixé sur le bâti du niveau laser, ou sur un boîtier extérieur de protection du niveau laser, boîtier à l'intérieur duquel le bâti est fixé. Le module de détection de mouvement détecte ainsi les mouvements éventuels non souhaités du bâti par rapport à son environnement extérieur. Dans une autre variante, le moyen de mesure est fixé sur une platine inclinable par rapport au bâti et sur laquelle est fixé le module laser. Le module de détection de mouvement détecte ainsi les mouvements éventuels non souhaités du module laser par rapport au bâti ou par rapport à l'environnement extérieur au bâti. 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 unique est une vue en perspective d'un niveau laser selon l'invention.
Description d'un mode de réalisation de l'invention
Un niveau selon l'invention comprend notamment un module laser 10 pour générer un faisceau laser, et un module de détection de mouvement pour détecter un mouvement subi par le niveau laser et produire un signal d'alerte. Le module laser est solidaire d'une platine 1 1 articulée par rapport à un bâti 15 par l'intermédiaire d'une articulation telle qu'une rotule ; la platine 1 1 et le module laser 10 sont ainsi inclinables par rapport au bâti 15 selon au moins un axe de référence X. L'ensemble, module laser 10, platine 1 1 et module laser 10, peut être positionné à l'intérieur d'un boîtier extérieur de protection (non représenté), le bâti étant dans ce cas fixé au bâti.
Le niveau représenté comprend également, comme les niveaux connus, des détecteurs de niveau 13, 14 ou nivelles (niveau à bulle) fixées sur la platine 1 1 mobile, un module 16 pour incliner la platine mobile par rapport au bâti 15 et un module de commande (non représenté), notamment pour la mise à niveau de la platine (et donc du module laser) en fonction d'informations fournies par les nivelles.
Dans l'exemple représenté, le détecteur de mouvement comprend un accéléromètre 20 de type à détection capacitive à masse sismique pendulaire. Un tel capteur est apte à détecter à la fois l'accélération du niveau laser dans le champ gravitationnel et l'angle d'inclinaison du niveau laser par rapport à l'axe de référence horizontal. Il remplit ainsi les fonctions d'un accéléromètre et celles d'un inclinomètre. Le capteur mesure l'accélération du niveau laser et l'inclinaison du niveau laser en continu à des instants prédéfinis. A titre indicatif, le capteur peut effectuer 200 à 2000 mesures d'accélération ou d'angle par seconde.
Dans l'exemple représenté, l'accéléromètre est fixé sur la platine 1 1 mobile. Dans un autre exemple (non représenté), l'accéléromètre est fixé sur le bâti 15 du niveau laser, ou bien sur le boîtier externe dans lequel le bâti est fixé.
Le détecteur de mouvement comprend encore un comparateur pour comparer une mesure faite par l'accéléromètre ou la différence entre deux mesures successives avec des valeurs maximales correspondantes. Il est ainsi possible de détecter si :
• la différence d'accélération G(T+1 ) - G(T) entre deux instants T, T+1 successifs est supérieure à une différence d'accélération maximale DGmax, et / ou
• l'accélération G(T) à un instant donné est supérieure à une accélération maximale Gmax = G0 + DG0, et / ou • la différence d'inclinaison A(T+1 ) - A(T) entre deux instants T, T+1 successifs est supérieure à une différence d'inclinaison maximale DAmax.
La différence d'accélération maximale admissible DGmax entre deux instants prédéfinis est par exemple de l'ordre de 0.3 à 0.7G, par exemple égale à 0.5G. L'accélération maximale admissible Gmax à un instant prédéfini est par exemple de l'ordre de 1 à 3 G, par exemple 2G, plus GO. La différence maximale d'inclinaison DAmax entre deux instants prédéfinis successifs est par exemple de l'ordre de 0.5 à 1 °. L'inclinaison maximale Amax à un instant prédéfini est par exemple de l'ordre de 1 à 2 ° plus A0, l'angle de référence.
Un accéléromètre du type à détection capacitive permet de surveiller en continu et en parallèle ces quatre paramètres (variation d'accélération, accélération, variation d'inclinaison et inclinaison) pour détecter un éventuel mouvement. Bien sûr, il est aussi possible d'utiliser un accéléromètre simple ou un inclinomètre simple et de surveiller selon le cas seulement l'accélération ou seulement l'inclinaison du niveau laser.
Le niveau peut également comprendre une mémoire pour mémoriser :
• au moins une occurrence du signal d'alerte, et / ou
• au moins une valeur d'un paramètre surveillé associée à une occurrence du signal d'alerte.
Il est possible de mémoriser toutes les valeurs de paramètres associées à un signal d'alerte, ou bien de mémoriser seulement la valeur la plus importante, c'est-à-dire celle ayant déclenché la production du signal d'alerte. La mémoire est par exemple localisée dans le module de commande. En lisant le contenu de la mémoire, il est ainsi possible de savoir si le niveau laser a subi un mouvement non souhaité, même si au moment de la lecture de la mémoire, le signal d'alerte n'est plus produit (suite à une réinitialisation du module de commande par exemple). Ceci peut permettre à un dépanneur de comprendre l'origine d'une panne par exemple.
Pour alerter immédiatement l'utilisateur, le signal d'alerte peut être matérialisé par exemple par :
• un faisceau laser clignotant, • un signal sonore ou lumineux.
Egalement, pour adapter le niveau laser à l'environnement dans lequel il est utilisé, il est possible d'ajuster les seuils de détection (la différence d'accélération maximale et / ou l'accélération maximale et / ou la différence d'inclinaison maximale et / ou inclinaison maximale). Ainsi, par exemple si le niveau laser est utilisé au voisinage de machines générant des vibrations, le ou les seuils peuvent être choisis juste au dessus des valeurs mesurées par l'accéléromètre lors de ces vibrations afin de ne pas générer de défaut intempestif.
A noter que l'invention peut être utilisée dans tous types de niveau laser, y compris dans des niveaux laser de type pendulaire.

Claims

REVENDICATIONS
1 . 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 de détection de mouvement pour produire un signal d'alerte si :
· une différence d'accélération du niveau laser entre deux instants prédéfinis est supérieure à une différence d'accélération maximale, et / ou
• une accélération du niveau laser à un instant prédéfini est supérieure à une accélération maximale, et / ou
• une différence d'inclinaison du niveau laser entre deux instants prédéfinis successifs est supérieure à une différence d'inclinaison maximale.
2. Niveau laser selon la revendication 1 , dans lequel le module de détection de mouvement comprend un accéléromètre pour mesurer une accélération du niveau laser dans le champ gravitationnel à des instants prédéfinis, et un comparateur pour produire le signal d'alerte si :
· la différence d'accélération entre deux instants prédéfinis successifs est supérieure à la différence d'accélération maximale, et / ou
• l'accélération à un instant prédéfini est supérieure à l'accélération maximale.
3. Niveau laser selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module de détection de mouvement comprend un inclinomètre pour mesurer à des intervalles prédéfinis une inclinaison du niveau laser par rapport à un axe de référence horizontal, et un comparateur pour produire le signal d'alerte si :
• la différence d'inclinaison entre deux instants prédéfinis successifs est supérieure à la différence d'inclinaison maximale, et / ou
· l'inclinaison est supérieure à un instant donné à l'inclinaison maximale.
4. Niveau laser selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module de détection de mouvement comprend un accéléromètre du type à détection capacitive à masse sismique pendulaire, apte à détecter l'accélération du niveau laser dans le champ gravitationnel et l'angle d'inclinaison du niveau laser par rapport à l'axe de référence horizontal.
5. Niveau laser selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel l'accéléromètre ou l'inclinomètre est fixé :
· sur un bâti du niveau laser,
• sur une platine inclinable par rapport au bâti, le module laser étant fixé sur la dite platine inclinable.
6. Niveau selon l'une des revendications précédentes, comprenant également une mémoire pour mémoriser :
· au moins une occurrence du signal d'alerte, et / ou
• au moins une différence d'accélération associée à une occurrence du signal d'alerte.
7. Niveau laser selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le signal d'alerte est matérialisé par :
· un faisceau laser clignotant, et / ou
• un signal sonore ou lumineux
8. Niveau laser selon l'une des revendications 2 à 7, dans lequel la différence d'accélération maximale et / ou l'accélération maximale et / ou la différence d'inclinaison maximale et / ou inclinaison maximale sont ajustables.
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