Brevet FR2260081A1 — publié le 19750829

On connait des dispositifs pour l'exploration d'un objet tridimensionnel, dans lesquels un palpeur est guidé sur la surface de l'objet en la touchant. Le palpeur est monté sur un chariot mobile verticalement, monté pour sa part sur un chariot mobile horizontalement. le déplacement des chariots, et par conséquent les coordonnées des points d'un profil en travers, peuvent être appréciés par des codeurs d'angles et les. données correspondantes peuvent être fournies à une calculatrice qui les traitera. Cette détermination des coordonnées prend relativement beaucoup de temps et stadapte mal aux possibilités d'un ordinateur. Drautre part, il est connu, à propos des dispositifs d'entraînement au tir, de mesurer géométriquement un terrainmodèle existant et de mettre en mémoire dans une calculatrice les coordonnées des points du terrain, une fois mesurées. Lors d'un tir simulé, la trajectoire déterminée également par la calculatrice est comparée continuellement aux coordonnées des points du terrain maintenues en mémoire, pour déterminer un point d'impact ou de traversée. Pour éviter d'avoir à procéder au mesurage géométrique préalable et préparatoire d'un terrain tout entier, ou pour pouvoir se passer économiquement de cette phase des opérations, il serait souhaitable de déterminer les coordonnées des points du terrain en temps réel, en synchronisme avec chaque tir simulé. La présente invention a pour but de procurer un dispositif pour l'exploration d'un objet tridimensionnel, qui permette de déterminer très rapidement et simplement les coordonnées des points d'un profil en travers à partir d'un objet tridimensionnel. La solution de ce problème s'obtient grâce à l'invention faisant l'objet de la revendication 1. D'autres développements avantageux de l'invention sont exprimés dans les revendications secondaires. On décrira l'invention plus en détails ci-après en s'aidant des figures des dessins joints au présent mémoire, qui représentent exemple de forme de réalisation de l'invention On y voit, en - Figure 1, un profil en travers d'un terrain-modèle en même temps que la coupe d'un dispositif d'exploration suivant l'invention - figure 2, une vue en plan par-dessus du terrain modèle - figure 3, un schéma de l'appareil et un schéma de montage pour la détermination des valeurs recherchées - figure 4, un dispositif modifié ,suivant l'invention, pour l'exploration d'une pièce façonnée. Sur la figure 1, on a représenté un profil en travers vertical, d'un terrain-modèle.Un terrain-modele de ce genre sert à l'instruction de tir de l'équipage d'un char d'assaut. Les ouvertures d'examen optiques se trouvent à l'origine des coordonnées 0. La bouche d'un canon R est placée sur l'axe Y, quelque peu décalée latéralement par rapport au point de référence 0. L'équipage du char procède à des tirs simulés sur l'objectif Z sur le terrain-modèle et les coups doivent être appréciés. A ce point de vue, les valeurs suivantes sont intéressantes (1) La distance e de l'objectif visé Z. (2) Le point d'impact z1 de la trajectoire sur la surface, au cas où celui-ci est visible. (3) le point de recoupement limite ou point de disparition R, où la trajectoire devient invisible, dans le cas oU le point d'impact z2 ne pourrait être vu par l'obser- vateur. La détermination de ces valeurs se fait au moyen du dispositif des figures 1 à 3. Un mât M capable de tourner d'un angle Y autour de son axe est monté suivant l'axe z du système de coordonnées. le mât M porte au-dessus du point de référence 0, à distance b de celui-ci, une source de lumière L. La source de lumière L est constituée de préférence par la fenêtre d'un laser à fonctionnement continu, ou c'est une autre source de lumière qui émet un faisceau lumineux concentré, de faible section et d'une grande intensité lumineuse dans les limites d'une gamme de longueurs d'ondes déterminée . Au-dessus de la source de lumière X et à distance a du point de référence O se trouve placé un récepteur de lumière V.Le récepteur de lumière V est constitué de préférence d'un vidicon ou d'un agencement d'éléments sensibles à la lumière, par exemple de photodiodes, au moyen duquel peut être perçue la tache de lumière engendrée par la source L sur la surface-modèle,et permet de mesurer la déviation d'un angle a2 sous lequel la tache de lumière apparat par rapport à l'axe optique du récepteur de lumière V. Aussi bien la source lumineuse L que le récepteur de lumière V peuvent pivoter autour d'un axe Y1 ou Y2 d'un angle p ou a1. Les axes Y1 et Y2 sont perpendiculaires au mât M et parallèles à l'axe Y du système de coordonnées. Suivant la figure 3, le mouvement de pivotement du mat M de l'angle z est obtenu par un dispositif d'entraînement en rotation A1. La valeur réelle de l'angle Y à un instant donné est déterminée par un codeur d'angles WK1. De même sont prévus des dispositifs d'entrarnement en rotation A2 et A3 pour la source lumineuse- L et pour le récepteur de'lumière V, et la détermination des valeurs réelles des angles p et a1 se fait par l'intermédiaire des codeurs d'angles WK2 et W p qui sont couplés aux axes de pivotement Y1 et Y2, ctest-à-dire aux arbres des dispositifs d'entrainement en rotation A2 et A3. Une calculatrice numérique ou ordinateur R donne, suivant les besoins, les valeurs de consigne pour Y, ss et a1 s qui doivent être comparées aux valeurs réelles correspondantes par des circuits de comparaison VG1, VG2 et VG. D'autre part, les valeurs réelles de Y, ss et a1 sont fournies comme grandeurs d'entrée à la calculatrice R. La valeur réelle pour l'angle a2, c'est-à-dire l'écart de l'image constituée par la tache lumineuse sur l'écran du vidicon V par rapport à son axe optique, est déterminée par voie électronique dans le vidicon V. Dans l'intérêt de la précision du système, le champ de mesure pour a2 est à choisir tel que la précision de mesure absolue de la détection de a2 soit égale à celle du codeur d'angles. Un circuit de comparaison VG4 détermine l'écart de réglage pour l'angle a2. Avec l'angle de correction a2, il est possible de déterminer rapidement par voie électronique les coordonnées des points d'un profil en travers, bien qu'on ne puisse faire suivre qu'à vitesse finie la tache de lumière- projetée par la source lumineuse X, par le récepteur de lumière V. -Au moyen de la calculatrice R, il est possible, à partir des données géométriques a, b du dispositif d'exploration et sur la base des angles mesurés a1, a2, ss et Y , de calculer les valeurs chaque fois intéressantes. C'est ainsi, par exemple, que la mesure de l'éloignement d'un objectif saisi par la croise des fils d'un système optique, se fait par ajustage du point d'intersection du faisceau lumineux S sur cet objectif, en commandant de façon correspondante les transmissions de rotation pour les angles a1 et p, et les organes électroniques pour l'angle a2.Lorsque le point d'intersection du faisceau S tombe sur l'objectif Z, les angles a1, a2 et ss sont mesurés, mis en mémoire et l'éloignement e est calculé à partir de ces valeurs mesurées. Ls grandeurs hs, sS s ê et e peuvent être déterminées par la calculatrice d'après les équations suivantes h b . tgss - a . tga (1) tgp - tga x5 = a-b (2) cotga - cotis tgt= b . cotas - a . cotgss (3) a-b xS (4) e = cos # Pour le mesurage continu du profil en travers d'une surface et pour la détermination du point d'impact z1 de la trajectoire des projectiles sur le terrain-modèle, la source de lumière L est dirigée, sur la base des données de la trajectoire de tir mises en mémoire dans la calculatrice R, sur la projection verticale de la trajectoire sur le terrainmodèle.On commande à cette fin de façon correspondant aux angles ss et Y les transmissions d'entrainement A1 et A2. Le point d'intersection du faisceau S parcourt de cette façon, en synchronisme avec la vitesse du projectile, la projection de latrajectoire du projectile,qui s'étend de R à Z (figure 2). On fait suivre alors le récepteur de lumière V de façon que a2 soit nul.Le guidage, à cette fin, du récepteur de lumière V se fait au moyen de la transmission d'entrainement en rotation A3. A partir des grandeurs angulaires a1, a2 et ss ainsi obtenues, et des constantes géométriques a et b , on peut calculer le profil du terrain au moyen des équations (1) à (4) pré cédentes. Par comparaison continue des coordonnées des points du profil du terrain avec les coordonnées de la trajectoire du projectile, on peut déterminer le point d'impact z1 en cas de coincidence des deux coordonnées. On peut, de façon tout à fait analogue, déterminer le point de recoupement limite ou point de disparition H (figure 1; A cette fin, on met en mémoire, à chaque pas du calcul, l'an- gle d'élévation , au cas où sa valeur serait pius grande que celle qui a déjà été emmagasinée .Lorsque l'angle d'élévation Ç maximal atteint l'angle d'élévation sous lequel on voit le projectile, on a trouvé le point de disparition R. A la figure 4, on a; représenté un profil--en travers d'une pièce façonnée X, qui doit être mesure par le dispositif d'exploration. Le mât M porte à nouveau la source de lumière L, pouvant tourner autour de l'axe Y2. Le récepteur de lumière V est fixé rigidement au mât à distance B de la source de lumière L et dirigé perpendiculairement au mât. Le mât M peut pivoter autour d'un axe D perpendiculaire au plan du dessin et passant par le mât et par le récepteur de lumière V. Dans le fonctionnement, le mât M pivote autour de l'axe D, le récepteur de lumière V explorant alors le profil en travers. On fait suivre la source de lumière I en tenant compte de l'angle de correction a2 en sorte que la tache lumineuse engendrée par la source de lumière L à la surface de la pièce façonnée soit aperçue par le récepteur de lumière V en direction perpendiculaire au mât M. A partir de l'angle de pivotement ss de la source de lumière L et de l'angle de correction du récepteur de lumière V, on peut calculer la distance x et l'écart ou déviation h d'après les formules suivantes: x = B (5) cotgss + tg&alpha;2 h = B . tg&alpha;2 (6) cotgss + tg&alpha;2 REV3NDICATlONS 1.- Dispositif pour explorer un objet tridimensionnel, caractérisé en ce qutil comporte une source de lumière (L) disposée de manière à pouvoir pivoter au-dessus de l'objet tridimensionnel, et un récepteur de lumière (V) enregistrant une tache de lumière (S) produite sur l'objet, en sorte qu'à partir de l'angle de rayonnement (ss) et de l'angle d'incidence = = a-l + a2), ainsi qu'à partir de la surélévation (b,a) de la source de lumière (L)- et du récepteur de lumière (V) audessus d'un point de référence (O), on détermine la distance (e) et la hauteur (h) du point éclairé (S) sur l'objet tridimensionnel, par rapport au point de référence (O). 2.- Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la source de lumière (L) et le récepteur de lumière (V)sont disposés latéralement par rapport à l'objet tridimensionnel sur un mât (M) perpendiculaire à celui-ci. 3.- Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le mât (M) peut pivoter autour de son axe. 4.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le récepteur de lumière (V) engendre un signal d'après la déviation (a2) de l'image de la tache lumineuse reçue par rapport à son axe optique, afin de lui faire suivre cette tache. 5.- Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le récepteur de lumière est constitué par un vidicon (V). 6.- Dispositif suivant une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la source de lumière (L) et le récepteur de lumière (V) sont en liaison avec des transmissions de placement (A2,A3) et avec des indicateurs de position réelle (WK2,WK3)-qui constituent une partie d'un circuit de réglage, la valeur de consigne étant donnée par une calculatrice (R). 7.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la calculatrice détermine la distance (e,x) et la hauteur (h) du point (S) éclairé sur l'objet tridimensionnel, à partir de angle de rayonnement (p), de l'angle d'incidence (a = a1 + a2) et de la surélévation (b,a) de la source de lu mière (L) et du récepteur de lumière (V). 8.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le vidicon (V) est monté rigidement sur le mât (M). 9.- Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que, comme indicateurs de la valeur réelle, on utilise des codeurs d'angles (WK1 à WK3) et en ce que la calculatrice (R) est un ordinateur. 10.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ie mât (M) peut subir une translation par rapport à l'objet tridimensionnel. 11.- Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'exploration se fait dans des profils en travers bidimensionnels. 12.- Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le mât (M) peut pivoter autour d'un axe (D) perpendiculaire à son axe et passant par le vidicon (V) et en ce que la source de lumière (L) est amenée à suivre la tache lumineuse d'après l'indication de la déviation (a2) de la tache lumineuse 2 sur l'écran du vidicon (V) par rapport à son axe optique. 13.- Emploi d'un dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, pour la détermination des coordonnées des points d'un terrain-modèle dans un dispositif d'entrainement au tir, dans lequel, lors de chaque coup simulé, les coordonnées des points du terrain sont calculées en temps réel et sont comparées aux coordonnées des points de la trajectoire du projectile.