Brevet FR2270380A1 — publié le 19751205

La présente invention concerne un dispositif de nivellement utilisable notamment pour la construction des routes. Dans la technique antérieure, les machines de nivellement telles que les niveleuses-et les finisseurs, étaient gui des en hauteur au moyen de supports matériels extérieurs à la machine, par exemple un fil tendu le long-du chemin de parcours d'une-niveleuse et un palpeur mécanique pour régler la hauteur de l'outil de travail de la niveleuse par rapport à ce fil. Cependant ces dispositifs de guidage. nécessitaient la mise en place, soit d'un fil tendu nécessitant des supports très rapprochés, soit d'un rail de longueur limitée devant êtr dé- placé-de proche en proche, au fur et à mesure-de l'avance de la machine. On a déjà proposé, pour remédier à ces inconvénients, d'utiliser un guidage au moyen d'un faisceau laser permettant de guider l'un des cotes de l'engin de nivellement, ou de deux faisceaux laser permettant de guider chaque côté de la machine. Gepen- dant si on utilise aucun seul faisceau laser, il est nécessaire de disposer en plus d'un système de réglage transversal automa- tique de l'organe de nivellement. La présente inventionpropose, pour simplifier ces dispositifs de gwidage et pour éliminer leurs inconvénients, un gui dage -par laser tournant dont le faisceau décrit un plan qui est normalement un plan parallèle au plan de travail de l'outil de nivellement. Le dispositif de nivellement suivant l'invention comporte en combinaison un engin niveleur muni d'un outil de nivellement réglable en hauteur et en inclinaison au moyen d'un élé- montde commande de hauteur et d'inelinaison, un laser tournant dont le faisceau tourne dans un plan orientable et deux détecteurs photo-électriques à point neutre et à sensibilité proportionnelle à l'écart par rapport à ce point neutre, d'un côté ou de l'autre0 Les détecteurs sont disposés sur l'outil de nivellement des sorte que les points neutres soient situés dans un plan parallèle au plan de travail de l'outil de nivellement.Le dispositif comprend encore un organe d'amplification recevant les signaux électriques en provenance des détecteurs et dont la sortie est connectée à l'élément de commande de hauteur et d'inclinaison de l'outil de travail. Lorque le le faisceau laser arrive sur le point neutre d'un détecteur, celui-ci ne produit aucune tension électrique; lorsque le faisceau s'écarte du point neutre, la tension produite augmente positivement ou négativement selon le sens de l'écart. Cette tension est utilisée, après une amplification convenable, pour actionner l'élément de commande de hauteur et d'inclinaison de l'ou- til de travail. Sur une niveleuse, par exemple, l'élément de commande de hauteur et d'inclinaison peut comporter un vérin à chaque extrêmité de la lame de la niveleuse. Ces vérins sont commandés par des servo-valves reliées chacune à l'un des détecteurs par l'intermédiaire d'un amplificateur. L'invention sera décrite plus en détail ea aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente en perspective le disposi- tif de nivellement selon l'invention, - la figure 2 représente le dispositif électr@@@@ue de commande de l'outil de travail. Sur la figure 1, la référence 10 désigne un engin de nivellement, dans le cas présent un finisseur, portant un de travail 12 règlable en hauteur et en inclinaison par rapport au bâti 14 de l'engin de nivellement, au moyen de deux vérins hydrauliques non-représentés sur la figure. Ces vérins sont par exemple disposés aux extrénité@ latérales de l'outil de travail. L'engin de nivellement avance dans la direction in@i- quée par la flèche 15.A une certaine distance de cet engin on dis- pose un laser 16 omettant un faisceau continu 18 tourne l'espace et décrivant un plan que l'on peut orienter selon l'in- clinaison que l'on désire donner à l'outil de travail du finis- s@ur. La distance du laser à l'engin de nivellement est au @@xi- sur égale à la portée utile du- faisceau laser. Sur l'outil de travail 12 de .l'engin, sont disposés deux détecteurs photo-électriques 20 et 22. Ces détecteurs sont des détecteurs à point neutre et à sensibilité variable. C'est dire que lorsqu'ils recoivent une certaine intensité lumineuse à l'endroit du point neutre, ils ne fournissent aucune tension électrique, tandis que lorsqu'ils reçoivent une certaine intensi té lumineuse en un endroit distinct du point neutre, ils produisent une tension électrique d'autant plus grande que la distance entre cet endroit et le point neutre est grande, avec un signe différent selon que cet endroit se trouve d'un coté ou de llautre du point neutre. Ces détecteurs photo-électriques mesurent environ 5cm. de longueur, leur point neutre est au centre, et la tension produite est de plus ou moins 120mi11ivolts environ pour un écart maximum (plus ou moins 2,5cm.). Les détecteurs photo-électriques 20 et 22 sont placés aux extrémités latérales de l'outil de travail. Ils sont disposés verticalement et de telle sorte que la ligne qui joint leur point neutre est parallèle au plan-de travail de l'outil de nivellement. Le fonctionnement d'un des détecteurs photo-électriques en conjonction avec le faisceau laser est le suivant : lorsque le faisceau laser est trop-haut par rapport au point neutre, le détecteur fournit une. tension électrique d'un signe donné, par exemple positif. Cette tension est amplifiée et amenée à une servo-valve commandant l'alimentation hydraulique d t un des vérins de levage et d'inclinaison de l'outil, de sorte que l'extrémité de l'outil, portant le détècteur en question, soit remontée. Lorsque le faisceau laser frappe le le.détecteur photo-électrique au niveau du point neutre, aucun signal électrique n'est fourni à la servo-valve, l'extrémité de ltoutil de travail étant alors dans la position souhaitée. Lorsque le faisceau laser atteint le détecteur en un point plus bas que le point neutre, le signe de la tension électrique produite est opposé et la servo-valve est commandée dans l'autre sens pour descendre l'extrémité de l'outil de travail jusqu'à ce que le faisceau laser atteigne le détecteur au niveau du point neutre. L'action de l'autre détecteur est évidemment identique et, comme ce détecteur est disposé à l'autre extrémité de l'outil de travail, il est ainsi possible de régler à la fois en hauteur et en inclinaison cet outil. Le même faisceau laser 18 balaye un plan déterminé et choisi selon l'inclinaison à donner à ltoutil-de travail, Cette inclinaison, identique à l'inclinaison de la ligne des points neutres des détecteurs photo-electriques, se règlera automatiquement sur l'inclinaison du plan décrit par le faisceau laser. La figure 2 représente un schéma électrique simplifié de la commande des vérins d'élévation et et d'inclinaison de l'outil de travail, à partir des détecteurs photo-électriques disposés sur ce dernier. Les circuits de commande de chacun des vérins sont strictement identiques On en décrira un seul, bien que les deux soient reportés sur la figure 2. Les connections de sortie 23 et 25 du détecteur 20 sont reliées aux entrées d'un amplificateur de tension continue A1, capable de délivrer une tension de 6 à 12 volts et un courant de 180 milli-ampères lorsqu'il reçoit à son entrée une tension continue de 120 milli-volts (tension maximum délivrée par le détecteur photo-électrique).La tension de sortie de l'amplificateur Al est connectée à un premier enroulement 27 de commande d'une servo-valve 28 à travers un dispositif redresseur D1, de sorte que seule une tension de commande positive sortie de l'amplificateur Al actionne la servo-valve 28 dans un premier sens (par exemple dans le sens qui commande la montée de l'extrémité de l'outil de travail qui porte le détecteur 20). Ala sortie de l'amplificateur est également connecté, à travers un inverseur Il du signe de la tension de sortie de l'amplificateur Âl et à travers un dispositif redresseur D2, un deuxième enroulement 29 de commande de la servo-valve 28, de sorte que seule une tension négative apparaissant à la sortie de l'ampicateur Ai puisse actionner la servo-valve 28 dans l'autre sens (sens de descente de l'extrémité de l'outil de travail qui porte le détecteur 20). De la même manière sont représentés à la figure 2 un détecteur 22, un amplificateur A2, un inverseur I2, des dispositifs redresseurs D3 et D4, des enroulements de commande de montée et de descente 31 et 33 d'une servo-valve 30. -Du fait que le faisceau du laser tourne en permanence, il ne se trouve en face d'un des détecteurs photo-électriques que pendant un temps très court à chaque période., Par conséquent, entre chaque passage du faisceau devant un détecteur, ce détecteur est éclairé par une lumière ambiante uniforme et ne fournit donc aucun signal électrique, de même que lorsque le faisceau laser l'atteint t son point neutre. Lorsqu'au cours de sa rotation le faisceau laser passe devant un détecteur photo-électrique, trop haut ou trop bas par rapport au point neutre, le détecteur fournit un signal de commande respectivement pour remonter ou redescendre le détecteur, donc l'extrémité de l'outil quille porte.A titre d'exemple, sur la figure 2, on a représenté le faisceau laser 18 arrivant trop haut sur le détecteur 20 et trop bas sur le détecteur 22. Le niveau du point neutre est représenté par des traits pointillés sur les détecteurs 20 et 22. La vitesse de rotation du faisceau laser est évidemment telle qu'entre deux passages successifs du faisceau devant un détecteur, la variation de hauteur de l'outil de travail due à l'action d'une servo-valve, même ouverte au maximum, soit faible devant la longueur totale du détecteur (plus ou moins 25 mm dans le cas présent). On peut prévoir en sortie du détecteur photo-électrique une mémoire pour éviter que des impulsions trop brèves soient transmises aux servo-valves 28 et 30. Les amplificateurs A1 et Â2 sont de façon classique des amplificateurs opérationnels dont le gain est réglable au moyen de résistances extérieures d'entrée et de bouclage. Ces amplifica- téurs possèdent des entrées de réglage de zéro au moyen d'un potentiomètre. Belon une variante de réalisation de l'invention, les inverseurs I1 et I2, et les dispositifs redresseurs D1 à D4 sont supprimés, et on remplace les servo-valves à deux erxAements.de commande par des servo-valves à un seul enroulement de commande et susceptibles de recevoir une tension de commande positive ou négative pour agir dans un sens ou dans l'autre, proportionnellement à la tension reçue. De façon accessoire, on peut également prévoir un dispositif de visualisation de la tension delivrée par les détecteurs. L'invention est applicable a tous les engins de nivelliement nécessitant un positionnement précis (à quelques millimè- tres près) de l'outil de travail, notamment les finisseurs ou les trains de stabilisation. REVENDICATIONS 1. Dispositif de nivellement caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison un engin niveleur muni d'un outil de nivellement réglable en hauteur et en inclinaison au moyen d'un élément de commande de hauteur et d'inclinaison, un laser tournant dont le faisceau tourne dans un plan orientable, deux détecteurs photo-électriques à point neutre et i sensibilité proportionnelle à l'écart par rapport à ce pojit neutre, d'un c8té ou de 11 autre, les détecteurs étant disposés sur l'outil de nivellement de sorte que les points neutres soient situés dans un plan parallèle au plan de travail de l'outil de nivellement, un élément d'amplification recevant les signaux électriques en provenance des détecteurs, et dont la sortie est connectée à l'élément de commande de hauteur et d'inclinaiecn pour asservir le plan de travail de l'outil au plan de rotation du faisceau laser. 2. Dispositif selon la revendicaticu 1, caractérisé par le fait que l'élément de commande de hauteur et d'incli@aison comporte un vérin d'élévation commandé par une première servo-valve et un vérin d'inclinaison commandé par une deuxième servo-valve, et par le fait que l'élément d'amplification comprend deux voies d'amplification indépendantes reliant l'un des détecteurs à la première servo-valve et l'autre à la deuxième servo-valve.