Brevet FR2266158A1 — publié le 19751024

La présente invention est relative à un dispositif de vérifi- cation du parallélisme des voies optiques d'un appareil de surveillance et de télémétrie. Certains engins militaires sont équipés d'un ensemble de pointage et de télémétrie destiné à fournir, a l'opérateur, des informations relatives à l'observation et a la surveillance du terrain, de jour et de nuit, ainsi que des données cde distance d'objectifs. Ces appareils comportent généralement trois voies optiques - une voie d'émission d'un faisceau laser - une voie de réception d'un faisceau laser - une voie de visée de jour et de nuit. Ces appareils sont livrés aux utilisateurs,prêts au montage, mais il y a lieu, avant de procéder à leur installation, de s'assurer du parallélisme de leur trois voies car, de ce parallélisme dépend la précision et, par conséquent, la fiabilité de l'appareil. Il est naturellement possible de vérifier ce type d'appareils dans les conditions normales d'utilisation sur le terrain. Cependant, une vérification sur le terrain nécessite beaucoup d'espace. En outre, l'appareil doit être, soit monté à son poste d'utilisation, ce qui entraine une opération de montage avant essai et éventuellement une opération de démontage en cas de défaut, soit transporté sur les lieux de vérification, ce qui implique des manutentions supplémentaires. L'invention vise donc à créer un dispositif de vérification, en laboratoire de contrôle, du parallélisme des voies optiques d'un appareil de surveillance et de télémétrie, qui permette de vérifier l'appareil dans un espace relativement restreint. Elle a donc pour objet un procédé de vérification du parallélisme des voies optiques d'un appareil de surveillance et de télémétrie comportant au moins une voie de visée, une voie d'émission de rayonnement laser et une voie de réception de rayonnement laser, caractérisé en ce qu'il consiste à vérifier le parallélisme de la voie de visée de l'appareil par rapport a un plan de référence de celui-ci, a vérifier ensuite le parallélisme de la voie d'émission du rayonnement laser par rapport à la voie de visée prise comme direction de référence, et à vérifier le parallélisme de la voie de réception du rayonnement laser par rapport aux voies de visée et d'émission. L'invention a également pour objet un dispositif de vérification du parallélisme des voies optiques d'un appareil de surveillance et de télémétrie destiné à la mise en en oeuvre du procédé défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour vérifier le parallélisme de la voie de visée par rapport à un plan de réference dudit appareil, des moyens pour vérifier le parallélisme de la voie d'émission de rayonnement laser par rapport à la voie de visée prise comme axe de référence, et des moyens pour vérifier le parallélisme de la voie de réception du rayonnement laser par rapport à la voie de visée et à la voie d'émission. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et sur lesquels la Fig. 1 est une vue schématique en élévation de l'appareil à vérifier et du dispositif de vérification suivant l'invention la Fig. 2 est une vue de dessus de l'ensemble représenté à la Fig. 1 la Fig. 3 est une vue de face, à plus grande échelle, de la cible faisant partie du dispositif de vérification de la Fig. 1 ; et la Fig. 4 est un schéma synoptique du dispositif de vérification des voies d'émission et de réception laser de l'appareil de surveillance et de télémétrie représenté à la Fig. 1. Comme représenté à la Fig. 1, l'appareil 1 de surveillance et de visée qu'il s'agit de vérifier comporte principalement une première voie 2 de visée de jour et de nuit, une seconde voie 3 d'émission d'un faisceau laser en vue d'effectuer des opérations de télémétrie et une troisième voie 4 de réception laser, destinée à recevoir les signaux émis par la seconde voie, après réflexion sur une cible. L'appareil 1 est monté sur un bâti horizontal 5 qui reproduit la face d'appui de l'appareil optique,par exemple une tête à prisme, auquel l'appareil à vérifier doit être associé. Le bâti 5 est muni d'une lunette auto-collimatrice 6 destinée à contrôler que le plan d'appui du bâti est perpendiculaire à une cible 7 placée à quelques dizaines de mètres de l'appareil 1. La cible 7, qui fait partie du dispositif de vérification suivant l'invention, sera décrite par la suite. Le bâti 5 est, en outre, muni d'une lunette de pointage 8 destinée à régler le positionnement latéral de la cible 7 par rapport à l'appareil 1. A cet effet, la cible 7 est montée sur une table (non représentée) déplaçable en translation suivant deux directions perpendiculaires et en rotation suivant deux degrés de liberté de manière à permettre son orientation en site et en azimut. Le panneau avant de la cible 7 représentée à la Fig. 3 comporte principalement une mosaïque 9 constituée par une série de diodes photosensibles 10 disposées suivant des cercles concentriques, cette mosaïque étant destinée à recevoir le faisceau laser émis par l'appareil 1 sur sa voie d'émission 3 et à délivrer des signaux relatifs à la répartition de l'énergie dans le faisceau, ainsi qu'à sa direction principale. A côté de la mosaïque 9 destinée au contrôle de la voie d'émission, le panneau de la cible 7 comporte une grille 11 formée d'une série de trous 12 régulièrement répartis sur une circonférence, un trou étant prévu au centre de celle-ci. Cette seconde mosaïque est destinée au contrôle de la voie de réception 4- et de la visée de jour. A côté de la mosaïque 11, le panneau de la cible 7 comporte un réticule gradué 13 destiné au contrôle de la visée de nuit. Sur son côté opposé au réticule gradué 13, la cible 7 porte une monture 14 dans laquelle sont disposés un miroir 15 destiné à coopérer avec la lunette auto-collimatrice 6 et un réticule 16 destiné à coopérer avec la lunette de pointage 8. En se référant maintenant à la Fig. 2, on voit que le dispositif de vérification comporte, en outre, un panneau d'affichage 17 connecté à la cible 7 et destiné à permettre à l'opérateur de voir la répartition d'énergie et le centrage du faisceau d'émission, et un panneau d'affichage 18 connecté lui aussi à la cible 7 et destiné à permettre le contrôle du faisceau reçu par l'appareil 1. Les panneaux 17 et 18 sont respectivement des répliques à diodes électro-luminescentes des mosaïques 9 et 11 de la cible 7. L'appareil 1 est alimenté par une batterie 20 par l'intermédiaire d'un coffret d'alimentation 21. La batterie 20 alimente, en outre, les panneaux 17 et 18, ainsi qu-'une source 22 de rayonnement infrarouge. Un système optique 23 est placé sur la trajet optique des trois voies 2, 3, 4 de l'appareil, afin de permettre de réaliser les mesures à l'infini. La cible 7 représentée aux Fig. 1 à 3 est constituée par uk coffret 19 contenant la plupart des éléments du dispositif de contrôle d'émission et de réception laser représenté à la Fig. 4. Ce dispositif comprend essentiellement un premier sousensemble 24 de contrôle de l'émission laser et un second sousensemble 25 de contrôle de la réception laser, délimités chacun sur la Fig. 4 par un cadre en trait mixte. Le sous-ensemble 24 comporte la mosaïque 9 de photodiodes. Entre la mosaïque 9 et a sortie d'émission laser de l'appareil 1, est placée une lame semi-réfléchissante 26 destinée à réfléchir une portion de la lumière émise vers un détecteur 27 tel qu'un corps noir connecté à un circuit de mise en forme 28 dont la sortie est reliée à une entrée d'un comparateur 29 connecté par ailleurs aux photodiodes 10 de la mosaïque 9. Dans le mode de réalisation de la Fig. 4, la partie du dispositif constituée par le détecteur 27 et le circuit de mise en forme 28 est destinée à fournir au comparateur 29 des signaux relatifs au niveau de l'énergie émise par le laser de l'appareil 1. Toutefois, cette partie du circuit n'est pas indispensable, de sorte que, pour certaines applications, on peut la supprimer. Le comparateur 29 comporte une première sortie connectée au panneau d'affichage 17 (Fig. 2) et une seconde sortie reliée à un circuit logique 30 qui fait partie du second sous-ensemble 25. Celui-ci comporte un déviateur de faisceau 31, par exemple un déviateur acousto-optique, dont l'entrée est placée sur le trajet de la lumière émise par une diode électro-luminescente 32, un filtre interférentiel 33 étant interposé entre la diode 32 et le déviateur 31. En aval du déviateur 31, est placée une grille 34 pourvue de déviateurs prismatiques 35, située dans le plan de la mosaïque 9, sur le panneau avant de la cible 7. Le déviateur 31 associé à la grille 34 constitue une ligne à retard destinée à simuler le temps de propagation du faisceau laser vers une cible lointaine, alors qu'en réalité, il est arrêté par la cible 7. Le contrôle des voies optiques de l'appareil de surveillance et de télémétrie, à l'aide du dispositif qui vient d'être décrit, est effectué de la façon suivante. On s'assure tout d'abord, à l'aide de la lunette autocollimatrice 6 et de la lunette de pointage 8, que la position relative de la cible 7 par rapport à l'appareil 1 est correcte. Afin de corriger éventuellement cette position, on déplace en translation la table sur laquelle est montée la cible 7 et on déplace en rotation la cible 7 par rapport à la table. Puis, on procède à la vérification des lignes de visée de jour et de nuit en prenant comme référence le plan de fixation de l'appareil 1 sur son bâti 5. A cet effet, on observe, avec la lunette télémètre de l'appareil qui constitue la voie 2 de celui-ci, les mires 11 et 12 de visée de jour et de nuit de la cible 7. Ces opérations sont effectuées en amenant successivement les mires 11 et 12 sur le trajet optique de la voie 2. Pour la voie de jour, les mesures se font par lecture directe à la lunette télémètre. Les mesures pour la voie de nuit se font de la même manière, après avoir mis sous tension la source 22 de rayonnement infrarouge. Si, d'après les mesures effectuées sur la voie de visée, celle-ci s' avère parallèle au plan de référence choisi, l'appareil 1 est de construction correcte en ce qui concerne cette première caractéristique. Dans le cas contraire, l'appareil doit être mis au rebut sans procéder aux autres vérifications. Le parallélisme entre le plan de montage de l'appareil 1 sur le bâti 5 et la voie de visée de jour et de nuit ayant été vérifié, il s'agit maintenant de procéder à la vérification de la voie d'émission de rayonnement laser. Pour cette vérification, on prend comme référence la voie de visée qui vient d'être vérifiée. A cet effet, on provoque une translation de la cible 7 de manière à faire correspondre la mosaïque Il de la voie de visée de jour avec la mire de la lunette télémètre de l'appareil 1. Pour vérifier le parallélisme entre la voie de jour prise comme axe de référence et l'axe 3 d'émission du rayonnement laser, l'appareil 1, auquel est incorporé un laser non représenté, émet un faisceau de lumière sur la voie 3. La lame semi-réfléchissante 26 renvoie une partie du faisceau émis vers le détecteur 27 dont le signal de sortie, après mise en forme par le circuit 28, est appliqué au comparateur 29. Ce signal donne une indication de la valeur globale du rayonnement émis. L'énergie du faisceau qui traverse la plaque 26 est projetée sur la mosaïque 9 de diodes 10. L'énergie recueillie par chaque diode 10 est appliquée aux entrées correspondantes du comparateur 29 ou elle est comparée à l'énergie totale du faisceau. Les signaux de sortie du comparateur 29 sont appliques à un nombre correspondant de diodes électro-luminescentes du panneau d'affichage 17 sur lequel apparaît l'enveloppe du faisceau laser en coordonnées x,y, ainsi que l'axe d'énergie principale dudit faisceau. Si cette enveloppe se trouve dans des limites de tolérances prédéterminées par rapport à l'enveloppe idéale, le parallélisme de la voie d'émission est vérifié. I1 s'agit enfin de vérifier la voie de réception du rayonnement laser et de mettre en évidence l'axe de réception privilégié afin d'en vérifier le parallélisme avec l'axe de'la voie d'émission. Les signaux provenant du comparateur 29 sont appliqués au circuit logique 30 destiné à déclencher le déviateur de faisceau 31. Ce déviateur reçoit également le faisceau lumineux émis par la diode électro-luminescente 32 par l'intermédiaire du filtre interférentiel 33. Ce faisceau est appliqué à la grille 34 après avoir été convenablement dévié par le déviateur 31, avec un retard déterminé par le circuit logique 30 et le déviateur. Ce retard correspond au temps qu'aurait mis un faisceau laser normalement émis par l'appareil 1 pour se propager jusqu' une cible éloignée et en revenir. L'attaque de chaque trou de la grille 34 est assurée à un instant déterminé correspondant à un trajet virtuel correspondant du faisceau laser qui serait renvoyé par la cible vers laquelle il est sensé être dirigé. Les déviateurs 35 de la grille 34 renvoient les faisceaux qu'ils reçoivent,sur la voie de réception 4 de l'appareil 1. L'axe de détection privilégioeest discriminé par la distance affichée sur la lunette télémètre de l'appareil 1. L'axe de détection privilégiée et le seuil de réception sont présentés à l'opérateur sous forme d'un affichage numérique. La répartition du faisceau de retour ainsi reconstitué est rendue visible sur le panneau d'affichage 18. Le dispositif qui vient d'être décrit permet de vérifier, sur un banc d'essai, le parallélisme des voies optiques d'appareils de surveillance et de télémétrie, ce qui permet de procéder au montage de l'appareil avec la certitude de son bon fonctionnement. REVENDICATIONS 1. Procédé de vérification du parallélisme des voies optiques d'un appareil de surveillance et de télémétriecomportant au moins une voie de visée, une voie d'émission de rayonnement laser et une voie de réception de rayonnement laser, carabtérisé en ce qu'il consiste à vérifier le parallélisme de la voie de visée de l'appareil par rapport à un plan de référence de celui-ci, à vérifier ensuite le parallélisme de la voie d'émission du rayonnement laser par rapport à la voie de visée prise comme direction de référence, et à vérifier le parallélisme de la voie de réception du rayonnement laser par rapport aux voies de visée et d' émission. 2. Dispositif de vérificationdu parallélisme des voies optiques d'un appareil de surveillance et de télémétrie destiné à la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, carac terse en ce qu'il comprend des moyens pour vérifier le paral- lêlisme de la voie de visée par rapport à un plan de référence dudit appareil, des moyens pour vérifier le parallélisme de la voie d'émission de rayonnement laser par rapport à la voie de visée prise comme axe de référence, et des moyens pour vérifier le parallélisme de la voie de réception du rayonnement laser par rapport à la voie de visée et à la voie d'émission. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de vérification du parallélisme de la voie de visée comprennent la lunette télémètre de l'appareil (1) associée à des mires (11,12) de visée de jour et de nuit prévues sur une cible (7) placée à une distance prédéterminée de l'appareil. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens pour vérifier le paral lélisme de la voie d'émission laser de l'appareil comprennent une mosaïque (9) de diodes photosensibles (10) régulièrement réparties sur des circonférences concentriques prévues sur la cible (7), ladite mosaïque (9) étant placée sur le trajet optique de la lumière émise par le laser de l'appareil (1), les diodes (10) de la mosaïque (9) étant connectées à autant de diodes électro-luminescentes disposées de la même manière que leg diodes photosensibles (10) sur un panneau d'affichage (17) disp3aL a proximité immédiate de l'appareil (1) à vérifier. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé ex ce qu'entre l'appareil (1) et la mosaïque de diodes photosensibles (10) est disposée une lame semi-réfléchissante (26) destinée à réfléchir une partie du rayonnement laser émis par l'appareil vers un détecteur (27) dont la sortie est connectée, par l'intermédiaire d'un circuit de mise en forme (28), à une entrée d'un comparateur (29) interposé entre-les diodes photosensibles (10) de la mosaïque (9) et le panneau d'affichage (17). 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les moyens de vérification du paral lélisme de la voie de réception du rayonnement laser comprennent une grille (34) prévue sur la cible (7) dans le même plan que la mosaïque (9) et pourvue de déviateurs optiques (35) disposés dans les orifices de la grille, celle-ci étant placée sur le trajet optique de réception du rayonnement laser et d'un rayon lumineux émis par une diode électro-luminescente (32), un déviateur (31) destiné à orienter la lumière de la diode électroluminescente (32) étant disposé entre celle-ci et la grille (34) et étant connecté à un circuit logique (30) commandé par les signaux de sortie de la mosaïque (9) de diodes photosensibles (10) pour constituer avec ce circuit logique (30) un dispositif à retard destiné à simuler le temps de propagation du rayonnement laser vers une cible virtuelle située à une distance déterminée et le temps de propagation dudit rayonnement en provenance de ladite cible virtuelle. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un panneau d'affichage (18) disposé à proximité de l'appareil (1) et destiné à recevoir les signaux de répartition de la lumière de la diode électro-luminescente (32) sur la grille (34). 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la cible (7) est montée déplaçable en translation horizontale avec deux degrés de liberté et en rotation avec deux degrés de liberté.