Brevet FR2498338A1 — publié le 19820723

- 1- Source lumineuse multidirectionnelle. La présente invention se rapporte aux sources d'énergie rayonnante ponctuelle et plus particulièrement à la création de cibles lumineuses ponctuelles utilisées en métrologie optique dans le domaine des mesures tridimensionnelles à l'aide de théodolites. Toute surface ou volume qui émet un rayonnement constitue une source d'énergie rayonnante. Cette source est considérée comme ponctuelle si ses dimensions sont très petites par rapport à la distance qui la sépare du récepteur ou de l'observateur0 Actuellement les impératifs de réalisation ou de fabrication des systèmes existants obligent à observer le compromis suivant - quand la source est considérée comme ponctuelle, elle ne rayonne que suivant un très faible angle solide - le fait d'augmenter cet angle solide impose à la source des dimen- sions telle qu'elle ne peut plus être considérée comme ponctuelle. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients. La source lumineuse multidirectionnelle élémentaire suivant la pré- sente invention est remarquable en ce qu'elle comprend une fibre optique contenue sur au moins une partie de sa longueur dans un tube métallique de faible épaisseur mais suffisamment rigide et une bille dépolie faite en une substance capable de transmettre dans de bonnes conditions les rayons lumineux d'une gamme de longueurs d'onde déterminée, emmanchée et collée sur l'extrémité libre de ladite fibre optique. Suivant un mode de réalisation préféré, la bille dépolie qui est en polystyrène non expansé à un diamètre de l'ordre de 0,5 mm et le diamètre de la fibre optique est de l'ordre de 0,2 mm. Suivant un deuxième aspect la présente invention concerne une source 4Wn 2- lumineuse multidirectionnelle composite composée de cinq sources lumi- neuses élémentaires présentant les caractéristiques rappelées ci- dessus, remarquable en ce que quatre de ces sources élémentaires sont situées dans un plan suivant deux axes de coordonnées rectangulaires et en ce que la cinquième source élémentaire est disposée suivant l'axe perpendiculaire aux deux axes de coordonnées précédents en leur point d'intersection. Suivant un troisième aspect de la présente invention, qu'il s'agisse d'une source lumineuse multidirectionnelle élémentaire ou composite, celle-ci est utilisée à la mesure de la position et de l'orientation de l'extrémité d'un ensemble polyarticulé tel qu'un robot, et la mesure s'effectue à l'aide de deux théodolites. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui suit et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple. A cet effet on se reportera aux dessins joints dans lesquels: - la figure 1 représente en coupe et à un agrandissement de l'ordre de 40 un mode de réalisation d'une source lumineuse multidirectionnelle élémentaire suivant la présente invention; - la figure 2 représente en perspective une source lumineuse multidi- rectionnelle composite comprenant cinq sources lumineuses élémentaires suivant la présente invention; - la figure 3 représente schématiquement un générateur d'énergie lumi- neuse susceptible d'être associé à l'une ou à l'autre des sources lumineuses multidirectionnelles mentionnées précédemment; et, - la figure 4 illustre une méthode de mesure tridimensionnelle à l'aide de deux théodolites faisant usage de l'une ou de l'autre des sources lumineuses multidirectionnelles mentionnées précédemment. Suivant le mode de réalisation de la figure 1 qui représente en coupe et à un agrandissement de l'ordre de 40 une source lumineuse multidi- rectionnelle élémentaire suivant la présente invention, celle-ci *3f tIn 3 - comprend une bille 1 dépolie en polystyrène non expansé de diamètre 0, 5 mm. Le support à la transmission du flux lumineux nécessaire au rayonnement de la bille 1 comprend une fibre optique 2 de diamètre 0,2 mm emmanchée et collée en 7 au centre de la bille 1. La rigidité de la fibre optique 2 est obtenue grâce à l'adjonction d'un tube métallique périphérique 3 de faible épaisseur et d'un corps en plastique extérieur 5 usiné après moulage. Un générateur d'énergie lumineuse 4 susceptible d'être associé à la source lumineuse multidirectionnelle de la figure l est représenté schématiquement à la figure 3. Il possède selon les besoins une ou plusieurs sorties par lesquelles passent les fibres optiques 2 de raccordement. Du fait que le générateur d'énergie lumineuse 4 peut être situé à une distance appréciable de la bille dépolie 1, il peut être d'un type classique et offrir les avantages suivants - puissance grâce à des dimensions importantes; - réglage en intensité en fonction des besoins spécifiques - refroidissement; - possibilité d'alimenter plusieurs sources à la fois.; - possibilité de créer différents types de rayonnements tels que monochromatique, modulé, etc. La figure 2 représente en perspective un autre mode de réalisation de source lumineuse multidirectionnelle suivant la présente invention, à savoir une source lumineuse multidirectionnelle composite comprenant cinq sources lumineuses élémentaires 10, 11, 12, 13 et 14, chacune étant identique à la source lumineuse illustrée à la figure 1. Quatre des cinq sources précédentes, 10, 11, 12 et 13 sont dans un même plan et sont situées dans ce plan deux à deux suivant deux axes de coordon- nées rectangulaires: par exemple, les sources 10 et 12 sont disposées sur un axe XOx' et les sources 11 et 13 sont disposées sur un axe YOY' perpendiculaire à l'axe XOX'. Dans ces conditions la cinquième source 4UN I Mx élémentaire 14 est disposée sur un axe OZ formant un trièdre trirectangle avec les axes XOX' et YOY' précédemment définis. Le générateur d'énergie lumineuse 4 de la figure 3 qui alimente les cinq sources lumineuses élémentaires 10 à 14 peut être aisément logé à l'intérieur d'une coupole cylindrique mobile 15 qui supporte les cinq sources lumineuses. La figure 4 illustre un exemple d'application suivant lequel on mesure la position et l'orientation de l'extrémité d'un ensemble polyarticulé tel qu'un robot 22. A cet effet la mesure s'effectue à l'aide de deux théodolites 20, 21 qui permettent, après un calcul approprié, de donner la position x, y, z, dans un référentiel choisi, d'un point lumineux tel que la bille 1 de la source lumineuse multidirectionnelle 14 portée par la coupole mobile 15 constituant l'extrémité du robot 22 suivant la représentation de la figure 4, source lumineuse située dans l'espace de mesure. Pour cette opération, il faut, en plus de la position, déterminer l'orientation. Pour celà on utilise une cible multisources 15 à cinq sources dont trois seulement sont nécessaires. Mais, étant donné que suivant les positions de l'extrémité mobile 15, les zones ne sont pas toutes visables à chaque instant par les théodolites, il est nécessaire d'augmenter le nombre de sources. Une cible multisources 15 à cinq sources donne entière satisfaction. 49M 111n - 5 - REVENDICATIONS l) Source.lumineuse multidirectionnelle élémentaire caractérisée en ce qu'elle comprend: une fibre optique (2) contenue sur une partie de sa longueur dans un tube métallique (3) rigide de faible épaisseur et une bille (1) dépolie, faite en une substance capable de transmettre dans de bonnes conditions les rayons lumineux d'une gamme delongueurs d'onde déterminée, emmanchée et collée (7) sur l'extrémité libre de ladite fibre optique (2). 2) Source lumineuse multidirectionnelle élémentaire suivant la reven- dication 1, caractériséeen ce que la bille (1) est en polystyrène non expansé, en ce qu'elle a un diamètre de l'ordre de 0,5 mm et en ce que le diamètre de la fibre optique (2) est de l'ordre de 0,2 mm. 3) Source lumineuse multidirectionnelle composite composée de cinq sources lumineuses multidirectionnelles élémentaires suivant la reven- dication i ou 2, caractérisée en ce que quatre sources élémentaires sont situées dans un plan suivant deux axes de coordonnées rectangu- laires et en ce que la cinquième source élémentaire est disposée suivant l'axe perpendiculaire aux deux axes de coordonnées rectangulaires précédents en leur point d'intersection. 4) Méthode de mesure de la position et de l'orientation de l'extrémité d'un ensemble polyarticulé tel qu'un robot, du type comportant l'utili- sation de deux théodolites, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre l'utilisation soit d'une source lumineuse multidirectionnelle élémen- taire suivant la revendication i ou 2, soit d'une source lumineuse multidirectionnelle composite suivant la revendication 3. mtl