Brevet FR2334173A1 — publié le 19770701

Le secteur technique de l'invention est celui des appareils optiques embarqués. On connaît déjà des plates-formes asservies et stabilisées pour des appareils optiques embarqués, lesquelles permettent l'élimination des vibrations de. toutes fréquences provenant du véhicule porteur et nuisibles à la résolution des appareils cptiques, le découplage des mouvements du véhicule et le pilotage à distance, en site et gisement, pour l'observation, l'acquisition des objectifs, la poursuite des cibles ou autres. La stabilisation est assurée dans ce cas à partir d'un gyroscope a deux degrés de liberté dont le moment cinétique est parallèle à l'axe optique de l'appareil, alors que ses axes de pivotement sont parallèles à ceux de la plate-forme. Le rôle d'un tel gyroscope est double : en l'absence d'ordre, il maintien dans l'espace la plate-forme en situation fixe, c est-à-dire qu'il découple le ou les appareils optiques portés des mouvements et des vibrations du véhicule porteur; sur ordre, il commande aussi ltorientation en gisement et site de la plate-forme et ce pilotage au travers du gyroscope conserve à la plate-forme en cause la qualité de sa stabilIsation, malgré les changements d'orientation au cours même de ceux-ci. Les plates-formes en cause offrent des masses et des inerties relativement considérables et dans ces conditions la stabilisation précise comme l'asservissement rapide doivent mettre en jeu de fortes puissances motrices. La fidélité de réponse reste néanmoins faible. La présente invention a notamment pour but de remédier à de tels inconvénients. Elle comprend à cet effet un agencement dans lequel la stabilisation des plates-formes est conjuguée à une stabilisation intérieure de l'appareil optique embarqué eonsidéré. I1 est possible de dériver les ordres de stabilisation et de pilotage pour la plate-forme elle-même et pour l'appareil optique embarqué à partir d'un meAme gyroscope. I1 est avantageux d'utiliser, pour une inertie minimale, une stabilisation d'appareil optique mettant en jeu un couplage croisé de déviateurs optiques traversés par le faisceau parvenant à l'appareil optique embarqué ou en provenant. I1 peut s'agir en soi d'une paire de prismes rotatifs, achromatiques pour les longueurs d'ondes des faisceaux en cause, commandés par servo-moteurs et controleurs d'angles reliés aux éléments correspondants du système gyroscopique. On obtient de la sorte un système dans lequel une approche de position et de stabilisation est plus économiquement et rapidement réalisée au niveau de la plate-forme, en raison de la moindre exigence de précision et au niveau de l'instrument optique, en raison des faibles puissances nécessaires à surmonter des inerties réduites. Ceci aboutit à un appareillage de poids, puissance motrice diminués et de fiabilité augmentée. La description qui va suivre en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut tre mise en pratique. La figure unique montre n perspective schématique la disposition d'une plate-formd'un appareil optique embarqué, avec la fenêtre optique correspondante et le montage électrique associé. Comme on le voit sur la figure, sous la coque d'un hélicoptère, par exemple, est suspendue une tourelle à deux degrés de liberté, dont le mobile est constitué notamment au moyen d'une sphère 1 capable de pivoter autour d'un axe 2 de site, intérieurement à un anneau 3 susceptible de pivoter autour d'un axe 4 de gisement, par rapport au véhicule porteur. Dans la sphère 1 est disposé au moins un instrument optique. I1 peut s' agir d'un instrument de visée, d'observation, d'illumination de cible, de guidage de missile ou autre, dont le trajet optique correspondant est l'axe optique 5 d'une lucarne 6 ou est ramené sur cet axe. En cas de pluralité dtinstruments, dont les axes optiques de sortie doivent être nécessairement parallèles, on ramène chaque axe extérieur distinct sur un seul axe commun intérieur par des déviateurs optiques devant ou derrière autant de lucarnes, si nécessaire. Dans la sphère 1 est également disposé un gyroscope 7 ou un ensemble de deux gyromètres orthogonaux. Le gyroscope 7 est à deux degrés de liberté et offre un axe de mesure de site 8 et un axe de mesure de gisement 9 respectivement parallèles aux axes 2 et 4 de mobilité de la sphère 1, abrs que son moment cinétique 10 est parallèle à l'axe de visée 5. Chaque tourillon correspondant du système gyroscopique est équipé d'un moteur couple et d'un détecteur d'angle. Le détecteur 11 situé sur l'axe de site 8 et le ditec- teur 12 placé sur l'axe de gisement 9 donnent l'orientation dans l'espace du moment cinétique 10 du gyroscope par rapport aux axes de la sphère 1. Les sorties de ces détecteurs 11 et 12 sont réunies respectivement aux entres de deux amplificateurs 13 et 14 dont les sorties sont branchées aux bornes des moteurs homologues 15 et 16 respectivement montés sur les axes 2 et 4 de mobilité de la sphère. Toute erreur d'orientation entre l'axe de visée 5 et le moment cinétique 10 du gyroscope 7 est détectée par les détecteurs 11 et 12 dont les signaux, après amplification en 13, 14, comman- dent les moteurs 15, 16 de la sphère 1 qu'ils recalent alors en vue de ramener l'axe 5 en parallélisme avec le moment cinétique 10. La sphère se trouve ainsi commandée par le gyroscope et découplée des mouvements du véhicule porteur, pour isoler les appareils optiques qu'elle porte des mouvements et notamment des mouvements périodiques dudit véhicule. Afin que la sphère 1 soit pilotable en gisement et en site, pour déplacer l'axe de visée 5, en vue de l'observation, la surveillance d'un terrain ou la poursuite d'une cible relativement mobile, indépendamment du mouvement du véhicule porteur, un manche de commande 17, actionné Manuellement, alimente par des amplificateurs correspondants 17a et 17b des moteurs couples 18, 19 placés sur les axes du système gyroscopique, en vue d'obtenir toute précession voulue du gyroscope, ce qui permet conséquemment de piloter la sphère, laquelle s'y trouve ainsi asservie en position. L'orientation de la visée par rapport au véhicule est fournie par deux détecteurs d'aigle 20 et 21, lesquels peuvent être reliés par leurs sorties à des indiciteurs-ccrrespondants à bord du véhicule, à des entrées dans une conduite de tir,ou un calculateur analogue, ou autres, ces détecteurs étant respectivement pla cés sur les axes de gisement et de site 2 et 4 de la sphbre 1. A la suite de cette stabilisation qui peut être grossière de la sphère 1 mais qui est alors obtenue économiquement et rapidement avec moindre développement et consommation d'énergie néanmoins, dans le trajet optique 5 est intercalé, par exemple entre appareil et lucarne 6 ou dans l'optique propre de chaque appareil, un deuxième étage de stabilisation fine, comportant deux prismes rotatifs 22 et 23. Ces prismes sont achromatiques pour les faisceaux optiques considérés. Le réglage de la correction d'erreur de la stabilisa- tion de la sphère, en valeur t direction, s'effectue par rotation individuelle des prismes 22 et 23 sous l'action des moteurs correspondants 24 et 25 et autour d'un axe confondu avec l'axe optique 5. La position des prismes est donnée par deux détecteurs d'angle 26 et 27 reliés aux axes des moteurs corres- pondants 24 et 25 par trains d'engrenages de raison 1 entre axe de rotation de prisme et axe de rotation de détecteur correspon dant. Toute erreur de stabilisation résiduelle de la sphère, est donc détectée au niveau du gyroscope 7 par les détecteurs 11, 12 ou les deux à la fois et cette erreur est comparée dans des comparateurs 28 et 29 avec les informations provenant des détecteurs 26 et 27 des prismes. L'erreur de stabilisation en site est comparée en 28 à la somme des informations en sinus des deux détecteurs 26 et 27 et l'erreur de stabilisation en gisement est comparée en 29 à la somme des informations en cosinus des deux détecteurs précités 26 et 27 lesquels sont, pour plus de commodité, du type "resolver" tournant.Les signaux issus de ces comparateurs, après passage par des amplificateurs 30 et 31 correspondants, commandent les moteurs 24 et 25 qui font tourner autour de l'axe 5 les deux prismes 22 et 29 en valeur et direction et par là même les rotors des détecteurs 26 et 27, de manière à obtenir une annula tion en sortie des comparateurs des signaux de commande. Ceci peut s'écrire A(sin&alpha; + sinss) - Es = 0 et A(cos&alpha; + cosss) - Eg = 0 &alpha; étant la valeur angulaire dont a tourné le prise 22, étant la valeur angulaire dont a tourné le prisme 23, Es étant l'erreur de stabilisation en site, Eg étant l'erreur de stabilisation en gisement et A une constante convenablement choisie. Le fonctionnement de l'appareil ainsi décrit n'a nul besoin de plus amples développements pour être parfaitement compris. Par ces moyens on obtient une meilleure rapidité de réponse, une plus grande fidélité pour celle-ci, une économie d'énergie dépensée et finalement un allègement de ltappareillages non négligeables. I1 va de soi que sans sortir du cadre de I'invention on peut apporter des modifications aux formes d'exécution qui viennent d'être décrites. Dans le cas d'utilisation de moyens de stabilisation optique, les erreurs de stabilisation au niveau de la plate-forme étant faibles et de l'ordre de quelques mord, plutôt que d'utiliser deux prismes rotatifs qui permettent des corrections relativement grandes, il est plus économique d'utiliser deux lames à faces parallèles, inclinées en sens inverse sur l'axe optique 5, dUca- lées angulairement autour de cet axe de 900 l'une par rapport à l'autre et disposées entre l'objectif et le plan image. La lame parallèle réfracte le rayon qui sort parallèle à sa direction première en ayant subi une translation fonction de l'indice de réfraction, de l'épaisseur et de l'inclinaison de la lame. La stabilisation intérieure, propre à l'appareil optique embarqué, ou aux appareils, pris individuellement ou en ensembles, pourratt etre confiée de plus à d'autres moyens notamment optiques, sous forme de miroirs mobiles autour de deux axes croisés ou de paires de miroirs mobiles chacun autour d'un axe propre, les axes des miroirs dans chaque paire étant croisés. En outre, la stabilisation en cause pourrait aussi etre confiée à des moyens mécaniques agissant sur la position d'un appareil optique complet. REVENDICATIONS 1.- Plate -forme stabilisée pour appareils optiques embarqués, caractérisée par le fait qu'à la stabilisation propre de ladite plate-forme est conjugué un ensemble de moyens de stabilisation intdrieure, propre à appareil optique embarqué considéré. 2.- Plate-forme selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la stabilisation et le pilotage de la plateforme elle-mêm/ n nis par un gyroscope dont on répercute les indications sur la stabilisation intérieure d'un appareil optique. 3.- Plate-forme selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée par le fait que la stabilisation intérieure d'appareil optique est donnée par un couplage croisé de déviateurs optiques traversés par l'axe optique du faisceau parvenant à l'appareil en cause ou en provenant. 4.- Plate-forme selon la revendication 3, caractérisée par le fait que chaque déviateur optique est constitué par un prisme monté tournant autour de l'axe optique en cause, sous l'action d'un moteur commandé à partir des détecteurs d'angle du système gyroscopique, la déviation angulaire étant constatée par un détecteur correspondant. 5.- Plate-forme selon l'une quelconque des revendica tiens 1 à 4, caractérisée par le fait que chaque prisme est entraîné par un moteur recevant les ordres issus de comparateurs recevant les erreurs de stabilisation en site et gisement de la sphère et les signaux des indicateurs angulaires de position des prismes, rapportées aux eoordonnées correspondantes. 6.- Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le système gyroscopique comporte des moteurs couples pilotés à partir dgune commande manuelle, à laquelle se trouvent ainsi asservies les situations angulaires approchées de la sphère et correctrices internes fines de trajet optique de façon additive. 7.- Plate-forme selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que le système gyroscopique y est remplacé par au moins une paire de gyromètres d'axes croisés.