Brevet FR2180771A1 — publié le 19731130

l'invention concerne un systeme laser avec une source pour la production d'un faisceau laser et un régulateur automatise pour le maintien en position horizontale du fa s- ceau laser niveau a calage automatique;, pour des opérations d'arpentage et ae commande tr dimensionnelle ou spatiale. bans la plupart des applications d'appareils laser dans le domaine de l'arpentage et ae la commande ae maenines opératrices, utilisées par exemple darus la construction ae tunnels, dans le fonçage de tubes, dans la pose de tuyaux ae drainage, cans les travaux de redressement des voies ferrées, etc., un faisceau laser qui sert au guidage doit constamment rester orienté avec précision, indépendamment a'éventuelles dislocations du terrain ou a'autres causes provoquant un basculement du système laser. En particulier, dans le cas d'une inclinaison prédéterminée du faisceau, il est essentiel que cette inclinaison conserve une valeur précise. L'exigence d'une constance dans l'espace a'un faisceau laser émis a pu etre satisfaite jusqu'ici dans des appareils laser qi avaient pour fonction d'engendrer une ligne horizontale de référence. A cet effet, on a prévu des régulateurs de niveau comportant deux miroirs de déviation disposes l'un azl-aessus de l'autre, parmi lesquels le premier miroir occupe une position fixe ar rapport à l'axe d'une source de rayonnement laser, tandis vue le second miroir est suspendu de manière à pouvoir osciller, en vue de compenser les basculements e l'axe ce a source de rayons laser.Pour émettre également un faisceau laser a inclinaison réglable, il a déjà eté propose e monter a pivotement le premier miroir supérieur et de le relier à un dispositif ae aécalage immo@ilisable, en vue du réglage de l'inclinaison du miroir. La présente inventIon a elle aussi pour but de fournir un système laser pour l'arpentage et la commande spatiale, permettant de produire un faisceau lase. a inclinaison rég@ab@e et repérable par rapport a l'horizontale, l'angle d'inc@ina@son etant maintenu dans les limites d'une certaine plage de rég@age, independamment de pasculements du dispositif. Pour atteindre ce but, et contrairement a la proposition ancienne précitée, il est proposé selon l'invention, dans un système laser du type défini dans le préambule du present mémoire, de aisposer dans le trajet des rayons, derriere le régulateur automatique du niveau, un systeme optique de déviation qui se compose de deux miroirs successifs disposés dans le trajet des rayons, l'un aes deux miroirs etant monté a pivotement et etant relié a un dispositif pour le reglage de l'incli nuaison par rapport a l'autre miroir. invention est basée sur une conception d'un nouveau genre, a savoir qu'une inclinaison réglable et aefinie au faisceau par rapport a l'horizontale, ainsi qu'une indépendance du faisceau a l'égard des Dasculements au système laser peuvent etre obtenues de manière particulièrement simple par deux interventions déterminées dans le faisceau laser, se succédant dans le trajet des rayons.Dans une premiere intervention, le faisceau en provenance de la source de rayons laser est d'aDord placé dans une position horizontale par un niveau automatique et, dans une intervention consécutive, le faisceau désormais horizontal est incliné par un systeme de déviation qui est agencé de maniére à faire tourner ce faisceau de l'angle réglé qui est constamment le meme, malgré un basculement propre ae l'appareil. iwans un tel système, le niveau d'une part et le dispositif de reglage de l'inclinaison du faisceau laser 'autre part fonctionnent indépendamment l'un ae l'autre, si bien que le régulateur automatiqae si niveau et, par suite, l'axe optique du système me ne subissent aucune influence en cas de déplacement du faisceau laser. L'invention ainsi que d'autres ae ses caracteristiques vont etre expliquees ci-apres de façon plus détaillée avec référence au dessin annexé. Les éléments qui se co-respon- dent ont été désignés par les mêmes références. La figure 1 représente en vue latérale schéma- tiquement un exemple de réalisation de l'objet ce l'invention. La figure 2 illustre le principe au réglage de l'inclinaison dans le trajet aes rayons d'un système laser selon l'invention. Dans le dispositif représenté sur la figure 1, 2 désigne une source de rayons laser, 3 un prisme d'inflexion ou redresseur, 4 un niveau automatique et 6 un système optique ae déviation se composant ae deux miroirs 8 et 9, ous les ciments sont logés dans une Doite et sont montés, a l'aide d'organes de fixation tels que des étriers 14 ou des vts lt, sur les parois de cette boîte dont on ne peut voir qu'une paroi latérale 12 sur la figure.Un faisceau laser 13, en provenance de la source 2, est d'sabord renvoyé dans le sens opposé par le prisme inverseur 3 afin que l'appareil laser puisse etre construit sous une forme plus compacte ; puis-il pénètre dans le niveau 4 et il quitte celui-ci dans une position horizontale. Le niveau peut entre un appareil de compensation disponible dans le commerce qui est réglé dans une position grossièrement horizontale au moyen d'un indicateur à Dulle d'air ld selon le principe du niveau d'eau, puis délivre automatiquement, au moyen d'éléments d'un système optique à suspension libre, à partir d'un rayon lumineux incident, un rayon lumineux orienté dans la direction horizontale définie par la pesanteur.Le faisceau laser rendu horizontal traverse alors le système optique de déviation 6 comprenant les miroirs de déviation 8 et Y qui se suivent dans le trajet des rayons. Le miroir 9 est monté à pivotement et il est relié à un dispositif 20 servant au réglage de l'inclinaison par rapport à l'autre miroir 8. le dispositif 20 peut etre constitué par exemple par une commande micrométrique à indicateur incorporé. tomme le montre la figure 2, un tel système de déviation fait touJours tourner le faisceau incident du meme angle, en dépit d'un basculement propre de l'appareil.Le faisceau laser qui quitte le dispositif laser a donc toujours l'angle d'inclinaison réglé qui est défini pa le dispositif de réglage 20 par rapport à l'horizon- tale vraie. La figure 2 montre comment un basculement du système de déviation 6 de la figure 1 n1 exerce aucune influence sur l'inclinaison réglée dtun faisceau incident. On supposera que le système de déviation, toujours constitué par les miroirs 8 et 9, bascule d'un angle S par rapport à l'horizontale. Pour simplifier le dessin, on n'a pas fait tourner le système de déviation 6 de l'angle de basculement ; les deux miroirs 8 et 9 sont représentés en position non basculée et, à leur place, c'est le faisceau laser 13, qui arrive du niveau automatique effectivement dans une direction horizontale, qui a été représenté basculé de l'angle . Le miroir 8 est monté rigidement, par exemple dans une position formant un angle de 450 avec l'horizontale. Le miroir 9 qui lui fait suite dans le trajet des rayons est incliné d'un angle /2 par rapport au plan du miroir 8, afin de donner une inclinaison réglable égale à c au faisceau qui quitte le système de déviation 6.Comme on peut le voir sur la figure 2, conformément à la loi connue de l'optique géométrique selon laquelle l'angle incident et l'angle réfléchi d'un rayon sont égaux, le rayon dévié de l'angle Z quitte le système de déviation en formant un angle 0 L'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation représenté. En particulier, il n1 est pas indispensable d'inverser de 1800 le rayon laser. On pourrait aussi envisager de former le système optique de déviation avec des prismes ayant la meme signification que deux miroirs de déviation. Par exemple, deux prismes en forme de coin, réalisé de la meme manière, pourraient etre disposés l'un après l'autre dans le trajet des rayons de sorte qu'ils se complètent pour former un parallélépipède traversé par une fente d'air en diagonale. Si l'on fait tourner les deux prismes en sens opposés l'un par rapport à l'autre, d'un meme angle autour d'un axe parallèle au faisceau laser dirigé horizontalement, l'inclinaison ainsi produite du faisceau incident est, avec une bonne approximation, indépendante du basculement de l'ensemble du système de déviation par rapport à l'horizontale, au moins pour de petites plages de l'angle d'inclinaison. - dEVENDICATIONS 1 Systeme laser avec une source pour la production d'un faisceau laser et un régulateur automatique pour le maintien en position horizontale du faisceau laser trégula- teur du niveau), pour des opérations d'arpentage et de commande spatiale, caractérisé en ce qu'il est dispose, dans le trajet des rayons en aval du régulateur automatique du niveau, un système optique qui se compose de deux miroirs de déviation (8, 9) disposés a la suite l'un de l'autre dans le trajet des rayons, l'un des deux miroirs étant monté à pivotement et étant relié a un dispositif pour le réglage de l'inclinaison par rapport a l'autre miroir. 2. Systeme laser selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif pour le réglage de l'inclinaison est dans sa position zéro lorsque les plans des deux miroirs (8, 9) sont parallèles entre eux et inclinés de 4) par rapport à l'horizontale en position non Dasculée du système optique. } Système laser selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la source de rayons laser, le régulateur automatique du niveau et le système optique ont des positions relatives fixes dans une boite commune.