Brevet FR2010605A1 — publié le 19700220

La présente invention concerne un système de de détection d'obstacles dans une zone protégée et plus précisément un système utilisant les avantages d'un faisceau laser pour détecter les obstacles sur le chemin d'un véhicule, par exemple sur une voie de chemin de fer. Pour faire face à l'augmentation de la population urbaine, des moyens de transport à grande vitesse circulant sur rails sont en cours de mise au point et notamment sous la forme d'un train circulant à plus de 400km/h. A de telles vitesses, la présence d'un petit objet sur la voie peut provoquer un ddraillement cause de nombreuses blessures ou pertes de vies humaines. I1 est donc important que parallèlement au d4veloppe- ment de ces trains, il soit mis au point un système de ddtec- tion des obstructions éventuelles présentes sur la voie. Le système décrit ci-après, comporte un émetteur de faisceau laser, un réflecteur fixe et un réflecteur mobile de balayage. Le faisceau laser émis par 1'*metteur et réfléchi par les deux réflecteurs de manière à balayer une certaine zone. Lorsque ce faisceau rencontre un objet dans ladite zone, il est partiellement renvoyé vers les réflecteurs sur la même trajectoire que celle de sa réflection initiale. La zone et la position des deux réflecteurs ainsi que la section droite des faisceaux émis et reçus sont telles que le faisceau reçu soit réfléchi par l'un des réflecteurs en direction de l'autre dont la section droite perpendiculairement au trajet du faisceau est inférieure à la section droite du faisceau, ce qui permet d'appliquer une partie de ce dernier à un réception de faisceau laser. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue de dessus d'une voie pour vdhicules représentant les positions des émetteurs le long de la voie dans une première forme de l'invention; - la figure 2 est une représentation schématique plus détaillée d'un émetteur récepteur laser utilisé dans le système de la figure 1; - la rigure 3 est une coupe perpendiculairement à la voie montrant la position des dispositifs démission et de réception et de la cible dans une seconde forme de ltinventione La figure 1 représente une vote monorail 10 comportant de part et vautre des ailes planes 12 et 14.Des émetteurs récep tueurs de faisceau laser 16, 18 et 20 disposés à certains intervalles le long du bord de 1 e aile 14 émettent des faisceaux laser qui balaient les bords des ailes latérales 12, 14 et le rail 10. Une bande ou cible rétroréfléchissante 22 est placée sur le côté de l'aile 12. Comme le savent les techniciens, une bande rétroréfléchissante est une cible qui réfléchit un faisceau lumineux incident sous n'importe quel angle, dans certaines limites, et le renvoie avec la même orientation vers le dispositif émetteur. Sur la figure 1, les trois émetteurs récepteurs 16, 18 et 20 sont identiques et conçus chacun pour balayer un angle d'environ 1400. Cette valeur angulaire est due au fait que le plus petit angle d'incidence pour lequel la cible renvoie un faisceau le long de la trajectoire incidente est de 200. Chaque émetteur récepteur 16, 18 et 20 est réalisé de manière à tourner effectivement sur un angle de 1400 autour d'un axe perpendiculaire au plan des ailes 12 et 14 et de manière que les faisceaux laser émis et réfléchis soient parallèles au plan des ailes 12 et 14. Pendant toute la durée de chaque balayage, un faisceau laser est émis par les ensembles 16, 18 et 20 pour couvrir la zone protégée jusqu'à la cible 22 et les renvoie vers les récepteurs des ensembles 16, 18 et 20. Sur la figure 2, on peut voir un schéma détaillé de gun des émetteurs récepteurs 16, 18 ou 20 dans lequel un émetteur de faisceau laser 24 projette un faisceau selon une trajectoire d'émission 26.Un réflecteur. fixe 28 réfléchit ce faisceau sur une trajectoire 29 en direction d'un réflecteur de balayage 30 qui dévie à nouveau le faisceau sur une trajectoire 31 orientée vers la cible 22. Lorsque le faisceau parcourt la trajectoire 31 à l'allée et au retour de la cible 22, il s'élargit légèrement sous l'action de différents phénomènesparrniuels onpe'xci1apsésence de poussières dans l'air et l'imprécision de la cible 22.Au moment où le faisceau laser touche la cible 22, il a une section plus important qu'à la sortie de lBémetteur 24. Le faisceau réfléchi par la cible 22 sur la même trajectoire qugà 1palle atteint le réflecteur de balayage 30 avec une section beaucoup plus grande qu'au moment de sa première réflexion en direction de la cible 22. Sur la figure 2, le faisceau de retour est délimité par les lignes 32, 32 Le faisceau réfléchi est dévié par le réflecteur 30 le long dgun trajet 33 dont le centre est paral Ièle au trajet 29. Une lentille de concentration 34 intercepte le faisceau 33, cependant le réflecteur fixe 28 intercepte le faisceau 33 avant la lentille 34.Si le réflecteur 28 est beaucoup plus petit que la largeur du faisceau 33, comme sur la figure 2, la plus grande partie du faisceau laser 33 est tout de même appliquée à la lentille 34. Un récepteur convertisseur de faisceau laser 36 est placé au foyer de la lentille 34 de manière que la partie du faisceau qui est interceptée par la lentille 34 soit appliquée b une ouverture de réception 37 de l'appareil 36. L'appareil 36 convertit le faisceau laser en un signal électrique par un dispositif classique de détection optique, non représenté, et un enregistreur comparateur 38 enregistre ce signal pour chaque balayge. A chaque balayage successif, le signal reçu est comparé au signal du balayage précédent et en cas de différence entre les deux, le système produit un signal qui peut, -par exemple provoquer learrêt d'un véhicule circulant sur la piste 10, tout en signalant au personnel d'entretien la présence d'un obstacle. La liaison mécanique représentée par la ligne discontinue 39 ou tout autre accouplement, permet de synchroniser le fonctionnement de l'enregistreur comparateur 38 avez le cycle de balayage du réflecteur mobile 30 pour assurer la comparaison-des signaux du récepteur 36 au même point de chaque balayage-. En outre, l'enregistreur comparateur 38 peut être programmé pour ne pas transmettre de signal d'arrêt du véhicule si ce dernier est la cause de la déviation du signal. Un tel programme peut par exemple consister à ne pas transmettre de signal si l'obstruc- tion se déplace.En même temps, un signal séparé peut être transmis à la gare terminale pour indiquer à tout momént l'emplacement exact du véhicule, le système servant alors de contrôleur de voie en même temps que de détecteur d'obstacle. La figure 3 représente un système dans lequel le dessus du rail 10 est protégé en même temps que les ailes planes 12 et 14. Trois émetteurs récepteurs 40, 42 et 44 servent àbalayer la zone protégée. L'ensemble 40 et le réflecteur 22 fonctionnent comme le système décrit dans le cas de la figure 1. Les appareils 42 et 44 fonctionnent de la même manière et sur la même valeur angulaire mais ne couvrent que la surface de l'aile à laquelle ils sont associés. Des cibles rétroréfléchissantes 46 et 48 sont disposées sur les faces verticales du rail 10 et, comme la cible rétroréflêchissante 22, renvoient les faisceaux laser vers les émetteurs respectifs 42 et 44. I1 va de soi que-lsinvention décrite est susceptible de nombreuses modifications ou applications sans sortir de son cadre. R E V E N D I C A T I- O N S 1 - Système de détection d'obstacles par balayage avec un faisceau laser, caractérisé en ce qu'il comprend un projecteur de faisceau laser selon un trajet donné, ledit pro jecteur comprenant un réflecteur fixe placé sur ledit trajet sur lequel se trouve un objet réfléchissant, un réflecteur mobile de balayage placé sur ledit trajet pour~rdflechir le faisceau en direction dudit objet réfléchissant, le réflecteur mobile ayant une surface de réflection perperdiculairement audit trajet qui est supérieur à la surface réfléchissante du réflecteur fixe perpendiculairement audit trajet, le faisceau revenant au réflecteur mobile après avoir frappd l'objet réfléchissant qui le renvoie sur ledit trajet, le faisceau renvoyé ayant une section droite supérieur à celle du faisceau émis, et un récepteur de faisceau laser étant disposé de manière à recueillir la partir du faisceau renvoyé qui n'est pas intercepté par le réflecteur fixe. 2-- Système de détection d'obstacles selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'objet réfléchissant est une cible rétroréfléchissante. 3 - Système de détection d'obstacles selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le récepteur de faisceau laser comprend en outre, un dispositif de conversion du faisceau renvoyé à chaque balayage en un signal dependant dudit faisceau renvoyé, un dispositif de comparaison du signal converti avec un signal prédéterminé et d'émission d'un signal d' alarme en cas.de différence entre le signal converti et ledit signal prédéterminé. 4 - Système de détection d'obstacles selon les revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le signal prédéterminé correspond au signal converti issu d'un balayage antérieur du réflecteur mobile, la fréquence et la phase desdits balayages étant identiques. 5 - Système de détection d'obstacles selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de rotation du réflecteur mobile, autour d'un axe sensiblement centré par rapport audit trajet. 6 - Système de détection d'obstacles selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit balayage antérieur est le balayage précédant immédiatement le balayage que le réflecteur mobile est en train d'effectuer. 7 - Système de détection d'obstacles selon l'une quelconque des revendications précédentesscaractérisé en ce que le faisceau laser a une section droite qui croit de sa sortie du générateur à son entrée dans le récepteur.