Brevet FR2530357A1 — publié le 19840120

DISPOSITIF DE CONTROLE TELECOMMANDE DE LA POSITION D'UN SUPPORT MOBILE La présente invention s'applique à un dispositif de contrôle télé- commandé de la position d'un plateau porté par un mobile tel qu'un plateau porte-caméra monté sur un véhicule automobile. Il est connu dans de nombreuses techniques de télécommander l'orien- tation d'un organe viseur pour lui faire suivre les déplacements d'un mo- bile à viser et/ou dont on désire suivre les évolutions à l'aide de l'or- gane viseur qui selon les usages peut être une pièce d'artillerie dans des applications militaires et une caméra de cinéma ou de télévision dans cer- taines applications civiles En faisant exécuter à un plateau support de l'organe viseur des rotations dans deux plans orthogonaux à l'aide d'une commande par moteurs électriques ou par vérins hydrauliques dans les appli- cations nécessitant des efforts importants, on arrive aisément à faire ba- layer tout l'espace par l'organe viseur. Lorsque l'organe viseur tel qu'une caméra, est monté sur un mobile rapide et soumis à un champ de vibrations intenses et variées, tel qu'une voiture automobile rapide, le suivi des évolutions d'un autre mobile tel qu'un sujet mobile à filmer devient plus aléatoire car, d'une part, l'or- gane viseur ne peut pas toujours être disposé rapidement dans l'alignement du mobile et est souvent gêné par des angles morts du véhicule, d'autre part, les vibrations et oscillations du véhicule porteur se transmettent au plateau porte-caméra quelquefois en s'amplifiant et rendent certaines images floues tout en faussant partiellement la visée et en bloquant par- fois temporairement les vérins et/ou moteurs d'orientation du plateau sup- port. La présente invention vise notamment à permettre de réaliser par voie entièrement télécommandée, des prises de vue nettes à l'aide d'une ou plusieurs caméra(s) portée(s) par un véhicule rapide tel qu'une auto- mobile, un motocycle, un véhicule à coussin d'air (aéro ou hydroglisseur) ou même un avion ou un hélicoptère tout en suivant fidèlement par visée les diverses évolutions du sujet et/ou de l'objet à filmer. A cet effet, le dispositif de contrôle télécommandé de la position d'un plateau porté par un mobile tel qu'un plateau porte-caméra monté sur un véhicule automobile, est caractérisé en ce qu'il comporte: un premier étage d'orientation constitué de deux bras ou groupes de bras articulés en parallélogramme et dont la rotation dans un plan général vertical est commandée par un vérin de parallélogramme inter- posé entre un point fixe du mobile tel qu'une articulation d'un bras et un autre bras (ou groupe de bras) opposé, les deux bras (ou groupes de bras) étant articulés, à l'une de leurs extrémités, à un support intermédiaire rigide maintenu en position sensiblement verticale au cours du débattement des bras -en parallélogramme et à l'autre extré- mité à un support de rotation monobloc ou en deux parties et suscep- tible de tourner dans un plan général horizontal autour d'un axe de rotation sensiblement vertical, pour entraîner les bras en rotation dans ce plan général horizontal sous l'action d'un vérin de rotation interposé sur le côté des bras entre un point fixe du mobile et l'un des bras; un deuxième étage d'orientation à partir d'un premier plateau inter- médiaire solidaire du support intermédiaire et sur lequel est disposé verticalement un premier arbre d'orientation vertical sur lequel est posé mobile en rotation dans un plan sensiblement horizontal un deuxième plateau intermédiaire dont la position en rotation est con- trôlée par un vérin ou un moteur d'orientation en azimut, ce deuxième plateau intermédiaire supportant un deuxième arbre d'orientation hori- zontal, qui est rendu rigidement solidaire d'un plateau porte-caméra, la rotation de ce deuxième arbre dans un plan sensiblement horizontal étant contrôlée par un vérin ou un moteur d'orientation en site de la caméra; des moyens de télécommande individuelle du sens et de la vitesse de déplacement de chacun des vérins des premier et deuxième étages d'o- rientation permettant notamment de télécommander le suivi par la ca- méra d'un autre mobile en faisant évoluer l'azimut et le site du pla- teau porte-caméra et de couvrir un champ plus vaste en utilisant les déplacements additionnés des deux étages d'orientation. Les deux vérins du premier étage d'orientation peuvent être asservis soit à une centrale de stabilisation en position qui délivre à ces vérins des ordres de correction aptes à maintenir le premier plateau intermé- diaire dans une position sensiblement horizontale, soit Lune centrale d'amortissement qui délivre à ces vérins des ordres de correction aptes à amortir les oscillations imprimées à ce premier étage par le déplacement du mobile support. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le vérin de parallélogramme et/ou le-vérin de rotation du premier étage d'orientation coopèrent avec au moins un organe d'amortissement des déplacements des bras articulés sous l'action de ces vérins, cet organe d'amortissement pouvant être inclus dans le vérin correspondant - En variante, l'organe d'amortissement coopérant avec au moins l'un des deuxvérins du premier étage peut être un amortisseur tel qu'un amortisseur à relaxation ou un batteur qui laisse passer les basses fréquence d'oscil- lation du premier étage de l'ordre de 1 à 1,5 Hz et étouffe les fréquences élevées supérieures à des valeurs de l'ordre de 25 Hz pour un véhicule automobile courant. Selon encore une autre forme de réalisation de l'invention, le pre- mier étage d'orientation est doté de vérins linéaires donnant à cet étage une course angulaire variable et relativement lente mais permettant néan- moins de réagir aux sollicitations imprimées aux bras-articulés par le chemin sur lequel se déplace le mobile porte-plateau tandis que le deuxième étage est doté de vérins ou de moteurs de rotation pour l'orientation en site et en azimut et dont la course-angulaire variable est plus rapide pour permettre de suivre avec fidélité la course d'un autre mobile sur le- quel la caméra est pointée. Selon un mode de réalisation-permettant de limiter l'ensembledes vibrations parasites auxquelles est soumis le-plateau porte-caméra, le premier étage d'orientation est fixé sur le mobile porteur par l'intermé- diaire d'une suspension-dont la raideur est choisie de manière à bien fil- trer les fréquences moyennes de vibration de la caisse du véhicule porteur, de l'ordre de 1,5 à 25 Hz pour un véhicule automobile courant. Selon un autre mode de réalisation qui vise à éliminer le plus complètement possible les vibrations les plus gênantes pour une caméra de prise de vue, le premier étage d'orientation est fixé sur le mobile por'- teur dans une zone o les vibrations à fréquence élevée, notamment les vibrations de fréquence comprise entre 25 et 40 Hz particulièrement gê- nantes pour les prises de vue d'une caméra sont relativement affaiblies et par l'intermédiaire d'une suspension apte à filtrer les fréquences de vibrations comprises entre 25 et 40 Hz. Le premier plateau intermédiaire est fixé de préférence de façon réglable sur le support intermédiaire et à un niveau tel que le centre de gravité des équipements qu'il porte soit placé sensiblement à mi-distance des deux articulations des bras sur ce support intermédiaire. D'autres buts, avantages et caractéristiques de la présente inven- tion apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation de l'invention à titre non limitatifs faite en regard du dessin annexé o: la figure 1 représente une vue de dessus d'un dispositif de contrôle télécommandé pour un plateau porte-caméra; la figure la représente en perspective un véhicule automobile équipé du dispositif de contrôle de plateau porte-caméra repré- senté sur la figure 1; la figure 2 est une vue de côté du dispositif de la figure 1; la figure 3 est une vue de dessus,avec arrachements partiels, à plus grande échelle du-plateau porte-caméra équipé d'une ca- méra et de ses moteurs d'orientation; la figure 4 est une vue en coupe transversale du plateau équipé re- présenté sur la figure 3; la figure 5 est une vue en coupe longitudinale du plateau équipé re- présenté sur la figure 3. Si l'on se reporte à la figure la, on voit une voiture automobile 1 qui est équipée à l'avant d'un bras porte-caméra 2 constitué d'un pre- mier étage d'orientation 3 réalisé en éléments tubulaires et qui soutient un plateau ou une embase porte-caméra 4 sur lequel est montée une caméra 5 de cinéma ou de télévision dont l'orientation peut être télécommandée depuis le siège du véhicule 1, par exemple à l'aide d'un palonnier de com- mande à deux sens de commande monté au tableau de bord 6 de l'automobile 1 qui possède par exemple une plate-forme 7 sur laquelle peut prendre place un opérateur ou un acteur à filmer par la caméra 5 Selon l'invention, le premier étage d'orientation 3 peut se déplacer en rotation dans un plan horizontal sous le contrôle d'un vérin de rotation 8 et dans un plan ver- tical sous le contrôle d'un vérin de parallélogramme 9 qui agit sur l'un des deux bras parallèles constituant le premier étage d'orientation 3. Si l'on se reporte à la figure i qui représente à plus grande échelle le bras porte-caméra 2 monté sur le véhicule 1 de la figure la, on voit que ce bras est fixé au châssis 10 du véhicule à l'aide d'attaches 11 et 12 qui peuvent constituer une suspension filtrant,par exemple les fréquences moyennes du véhicule (entre 1 et 25 Hz par exemple),ou les fréquences de vibrations plus élevées (entre 25 et 40-50 f Hz par exemple) . Une telle suspension peut être réalisée au moyen de simples manchons ou "silent-blocs" en élastomère de dureté et de coefficient d'amortissement interne appropriés Les repères appliqués aux éléments de la figure la sont reportés aux mêmes éléments figurant sur les figures 1 à 5. Le premier étage d'orientation 3 que l'on voit mieux sur la vue de côté de la figure 2, est constitué de deux groupes de bras supérieurs 13 et 14 et d'un groupe de bras inférieurs 15 dont seul un des bras appa- raît à la figure 2 Ces deux groupes de bras sont articulés en parallélo- grammes, à une extrémité, à un support de rotation en deux parties supé- rieure 16 et inférieure 17 et à l'autre extrémité par des articulations 18 et 19 à un support intermédiaire rigide 20 sur lequel est monté par tout moyen adéquat tel que des vis et de façon réglable, un premier pla- teau intermédiaire 22 relativement rigide et sur lequel on peut venir ap- pliquer une embase 4 du plateau porte-caméra,par exemple au moyen de vis non représentées, et sur laquelle est disposé un deuxième étage d'orien- tation 21. Si l'on se reporte maintenant à la figure 4, on voit-comment la caméra 5 est reliée à l'embase 4 par l'intermédiaire d'un premier arbre d'orientation 23 fixé verticalement par une plaque 24 sur 1 l'embase 4, et autour duquel est articulé, par des paliers à billes 25, un deuxième pla- teau intermédiaire 26 qui porte des montants 27 et 28 Un deuxième arbre d'orientation 29 est monté horizontalement par l'intermédiaire de paliers à billes dans les montants 27 et 28 et porte à l'aide de vis un plateau porte-caméra proprement dit 30 sur lequel est fixé la caméra 5. Pour permettre le réglage en rotation du deuxième plateau inter- médiaire 26, une couronne dentée 31 est clavetée sur l'arbre 23 solidaire de l'embase 4 et vient engrener avec une vis sans fin non représentée et entraînée en rotation par un arbre de transmission 32 représenté en coupe décalée sur la figure 4 et relié, par l'intermédiaire d'un boîtier de transmission à engrenages 33, à un moteur électrique d'entraînement 34 (voir la figure 3) L'entrainement en rotation du deuxième arbre d'orientation 29, est assuré de même par l'intermédiaire d'une couronne dentée 35 cla- vetée sur cet arbre 29 et qui engrène avec une vis sans fin 36 reliée par une transmission 37 à un moteur électrique 38 (voir la figure 5) La camé- ra 5 avec son objectif 39 et ses rouleaux de film 40 est protégée par une enveloppe 41 amovible à l'aide de crochets et peut être déposée aisément du plateau 30 par dévissage d'un socle de caméra 42. La caméra 5 et les moteurs électriques d'orientation 34 et 38 sont reliés par des câbles non représentés à un poste de commande aménagé dans le véhicule porteur 1 et auquel sont reliés également le vérin de rotation 8 et le vérin de parallélogramme 9 qui peuvent être des vérins hydrauli- ques mais qui pour le contrôle d'une caméra montée sur une automobile sont généralement des vérins électriques dotés éventuellement d'un amortisse- ment interne à friction Des amortisseurs indépendants, par exemple hydrau- liques, peuvent être montés en parallèle aux vérins 8 et 9 en des points appropriés de l'étage d'orientation 3. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention va maintenant être explicité Le véhicule automobile 1 se propose par exemple de suivre le parcours d'un motocycliste sur une route à parcours tourmenté en se plaçant sur la gauche de ce motocycliste après rabattement de la plate- forme 7 au niveau de la portière droite de la voiture La caméra 5 doit, au cours du parcours, venir se placer continuellement en face du motocy- cliste en le cadrant au mieux La télécommande de la caméra 5 est confiée à un opérateur occupant la place du passager avant de la voiture 1 Au cours du parcours, le bras porte-caméra 2 est soumis à des vibrations intenses dont celles situées dans la plage de fréquence 25 40 Hz sont les plus gênantes pour la qualité de l'image L'opérateur du bras posi- tionne le premier étage d'orientation 3 en vitesse lente par corrections successives et les attaches 11 et 12 ainsi que les amortisseurs externes ou montés dans les vérins 8 et 9 amortissent et étouffent les vibrations gênantes pour la caméra 5. A l'aide d'un palonnier de commande monté par exemple au tableau de bord 6 de la voiture 1, l'opérateur peut contrôler simultanément le sens et la vitesse de rotation des moteurs électriques 34 et 38 pour posi- tionner continuellement l'objectif 39 de la caméra 5 sur le champ à fil- mer qui lui apparaît en vision optique directe à l'aide d'un renvoi opti- que branché sur le viseur 43 de la caméra 5 vu plus généralement à l'aide d'un écran de contrôle vidéo monté dans la voiture 1 dans le cas o l'on utilise une caméra de télévision. L'opérateur peut ainsi suivre depuis l'intérieur d'une voiture au- tomobile le déroulement d'un spectacle mobile qui s'execute à grande vi- tesse tel qu'une course cycliste ou motorisée en télécommandant l'ensemble des déplacements de la caméra 5 Le premier étage d'orientation 3 peut être doté d'une course angulaire de débattement 44 (voir la figure 1) relati- vement limitée dans les deux axes de rotation et les courses 45 et 46 de la caméra 5 dans des plans orthogonaux par rapport à l'embase 4 sont éga- lement limitées mais l'addition de ces courses sur les deux étages d'o- rientation 3 et 21 permet de balayer un champ très large Le premier étage 3 est généralement préorienté avant le début d'une opération de prise de vue à grande vitesse et remplit au cours de cette opération essentiellement le rôle d'un amortisseur des vibrations gênantes qui était rempli auparavant par le porteur de la caméra embarqué sur le véhicule 1 Pour une plus gran- de efficacité dans le filtrage des vibrations, les fréquences propres du premier étage 3 et du deuxième étage 21 sont avantageusement découplées et des amortisseurs statiques tels que des silent-blocs peuvent être in- terposés entre'le support intermédiaire rigide 20 et le premier plateau intermédiaire 22 - Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. Ainsi le plateau porte-caméra 30 peut recevoir d'autres équipements suiveurs tels que des viseurs, des armes, des têtes de peinturage, de sablage, des broches de machines-outils ou de meules, que l'on désire po- sitionner rapidement et avec un bon filtrage des vibrations La commande des vérins d'orientation 8 et 9 et des moteurs électriques 34 et 38 peut de même être réalisée par un centre de commande numérique (CNC) ou un or- dinateur de positionnement dynamique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle télécommandé de la position d'un support porté par un mobile tel qu'un plateau porte-caméra monté sur un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte: un premier étage d'orientation ( 3) constitué de deux bras ou groupes de bras ( 13, 14, 15) articulés en parallélogramme et dont la rotation dans un plan général vertical est commandée par un vérin de parallé- logramme ( 9) interposé entre un point fixe du mobile tel qu'une arti- culation ( 17) d'un bras et un autre bras (ou groupe de bras) opposé ( 13, 14), les deux bras (ou groupes de bras) ( 13, 149 15) étant arti- culés, à l'une de leurs extrémités, à un support intermédiaire rigide ( 20) maintenu en position sensiblement verticale au cours du débat- tement des bras en parallélogramme et, à l'autre extrémité, à un support de rotation monobloc ou en deux parties ( 16, 17) et suscep- tible dé tourner dans un plan général horizontal autour d'un axe de rotation sensiblement vertical-, pour entraîner les bras en rotation dans ce plan général horizontal sous l'action d'un vérin de rotation ( 8) interposé sur le côté des bras entre un point fixe ( 12) du mobile etl'un des bras; un 'deuxième étage d'orientation ( 21) à partir d'un premier plateau intermédiaire ( 22) solidaire du support intermédiaire ( 20) et sur lequel est disposé verticalement un premier arbre d'orientation ver- tical ( 23) sur lequel est posé mobile en rotation dans un plan sensi- blement horizontal un deuxième plateau intermédiaire ( 26) dont la po- sition en rotation est contrôlée par un vérin ou un moteur d'orienta- tion ( 38) en azimut, ce deuxième plateau intermédiaire ( 26) suppor- tant un deuxième arbre d'orientation ( 29) horizontal qui est rendu rigidement solidaire d'un plateau porte-caméra ( 30), la rotation de ce deuxième arbre ( 29)-dans un plan sensiblement horizontal étant contrôlée par un vérin ou un moteur ( 34) d'orientation en site de la caméra ( 5); des moyens de télécommande individuelle du sens et de la vitesse de déplacement de chacun des vérins ( 8, 9, 34, 38) des premier ( 3) et deuxième ( 21) étages d'orientation permettant notamment de télécom- mander le suivi par la'caméra ( 5) d'un autre mobile en faisant évo- luer l'azimut et le site du plateau ( 30) porte-caméra et de couvrir un champ plus vaste, en utilisant les déplacements additionnés des deux étages d'orientation. -2530357 9, 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux vérins ( 8, 9) du premier étage ( 3) d'orientation sont asservis cha- cun à une centrale de stabilisation en position qui délivre à ces vérins des ordres de correction aptes à maintenir le premier plateau intermédiai- re ( 22) dans une position sensiblement horizontale. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux vérins ( 8, 9) du premier étage ( 3) d'orientation sont asservis cha- cun à une centrale d'amortissement qui délivre à ces vérins des ordres de correction aptes à amortir les oscillations imprimées à ce premier étage ( 3) par le déplacement du mobile support ( 1). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le vérin de parallélogramme ( 9) et/ou le vérin de rotation ( 8) du premier étage d'orientation ( 3) coopèrent avec au moins un organe d'a- mortissement des déplacements des bras articulés ( 13, 14, 15) sous l'ac- tion de ces vérins. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe d'amortissement est inclus dans le vérin de parallélogramme ( 9) et/ou le vérin de rotation ( 8) - 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que l'organe d'amortissement coopérant avec au mioins l'un des deux vérins ( 8, 9) du premier étage ( 3) est un amortisseur tel qu'un amortis- seur à relaxation ou un batteur qui laisse passer les basses fréquences d'oscillation du premier étage ( 3) de l'ordre de 1 à 1,5 Hz et étouffe les fréquences élevées supérieures à des valeurs de l'ordre de 25 Hz pour un véhicule automobile courant. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le premier étage d'orientation ( 3) est doté de vérins linéaires ( 8, 9) donnant à cet étage une course angulaire variable et relativement lente mais permettant néanmoins de réagir aux sollicitations imprimées aux bras articulés ( 13, 14, 15) par le chemin sur lequel se déplace le mobile ( 1) porte-plateau tandis que le deuxième étage ( 21) est doté de vérins ou de moteurs de rotation ( 34, 38) pour l'orientation en site et en azimut et dont la course angulaire variable est plus rapide pour permettre de suivre avec fidélité la course d'un autre mobile sur lequel la caméra ( 5) est pointée. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier étage d'orientation ( 3) est fixé sur le mobile por- teur ( 1) par l'intermédiaire d'une suspension dont la raideur est choisie de manière à bien filtrer les fréquences moyennes de vibration de la caisse du véhicule porteur ( 1) de l'ordre de 1,5 à 25 Hz pour un véhicule automo- bile courant. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le premier étage d'orientation ( 3) est fixé sur le mobile porteur ( 1) dans une zone o les vibrations à fréquence élevée, notamment les vibrations de fréquence comprise entre 25 et 40 Hz particulièrement gênan- tes pour les prises de vue d'une caméra ( 5) sont relativement affaiblies et par l'intermédiaire d'une suspension apte à filtrer les fréquences de vibration intermédiaires comprises entre 25 et 40 Hz. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le premier plateau intermédiaire ( 22) est fixé de façon réglable sur le support intermédiaire ( 20) et à un niveau tel que le centre de gravité des équipements qu'il porte soit placé sensiblement à mi-distance des deux articulations ( 18, 19) des bras ( 13, 14, 15) sur le support inter- médiaire ( 22).