Brevet FR2565362A1 — publié le 19851206

"Dispositif optique pour l'exploration d'une zone à surveiller". Le dispositif de l'invention comprend, dans un bottier, une source lumineuse produisant un faisceau lumineux orienté suivant un axe optique, un ensemble monté à rotation dans le boitier suivant un axe confondu à l'axe optique et comportant un premier miroir incliné sur cet axe optique, ce miroir réfléchissant le faisceau lumineux suivant un plan de balayage vers des cibles réfléchissantes extérieures au boîtier et réparties sur la zone à surveiller dans ce plan de balayage, un moteur-pour entraîner cet ensemble en rotation, ce moteur étant disposé entre la source lumineuse et le miroir et comportant un axe creux pour le passage du faisceau lumineux vers le miroir, un moyen pour capter, en retour, le faisceau lumineux réfléchi par les cibles et pour déclencher un moyen d'alarme ou de sécurité lorsque le faisceau lumineux de balayage ne produit pas, par l'intermédiaire d'an moins l'une des cibles un faisceau lumineux en retour. Suivant une autre caractéristique de l'invention le moyen pour capter en retour le faisceau lumineux réfléchi par les cibles est associé à une lentille convergente fixée sur l'ensemble rotatif et dont l'axe est confondu avec l'axe optique, cette lentille étant située entre le premier miroir et le moteur afin de recevoir le faisceau lumineux renvoyé par les cibles et réfléchi, en retour, par le premier miroir et afin de le focaliser sur un organe sensible au flux lumineux du faisceau par l'intermédiaire d'un second miroir incliné suivant l'axe optique et disposé entre la lentille et le moteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la lentille de l'ensemble rotatif est solidaire de l'axe creux du moteur et assure l'entraînement en rotation de l'ensemble rotatif à partir du moteur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le premier miroir de l'ensemble rotatif est disposé à l'intérieur d'un capot transparent de I'extrémité du boîtier. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le moyen pour capter en retour le faisceau lumineux, est relié au moyen d'alarme ou de sécurité par un ensemble électronique comportant un organe mémoire dans lequel est enregistré le nombre de cibles devant successivement être explorées par le faisceau lumineux au cours d'un balayage d'une zone à surveiller, un comparateur actionnant le moyen d'alarme ou de sécurité lorsque le nombre de faisceaux lumineux en retour captés, ne correspond pas à ce nombre enregistré. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le moyen pour capter en retour le faisceau lumineux, est relié au moyen d'alarme ou de sécurité par un ensemble électronique comportant un organe mémoire dans lequel est enregistrée l'intensité du faisceau lumineux en retour reçue par le moyen sensible au cours du balayage d'une zone à surveiller. L'invention est représentée à titre d'exemples non limitatifs sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale du dispositif conforme à l'invention, - les figures 2 et 3 représentent, en vue de dessus, des exemples de zones surveillées par le dispositif, - la figure 4 est un schéma synoptique de l'ensemble électronique du dispositif de la figure 1. Le dispositif conforme à l'invention a pour but de permettre la surveillance de l'ensemble d'une zone de surface étendue afin de déclencher un moyen de signal sation quelconque tel qu'une alarme, ou un dispositif de mise en sécurité, lorsqu'un objet ou une personne vient se placer à l'intérieur de cette zone. Ce dispositif pourra s'appliquer à la surveillance de locaux ou de leurs zones d'acces ou encore, dans des ateliers, pour arrêter le fonctionnement d'une machine dangereuse lorsqu'une personne s'y approche pendant son fonctionnement. Egalement, ce dispositif du fait de sa construction, pourra être disposé pour produire un faisceau lumineux de balayage de surveillance, qui est situé à très faible distance au-dessus de la surface à surveiller et, par exemple, à très faible distance de la surface du sol de la zone à surveiller, afin que les miroirs catadioptrique destinés à réfléchir le faisceau lumineux de surveillance, ne présentent pas une saillie trop importante sur le sol ce qui pourrait être gênant pour la circulation. Ce dispositif se compose d'un boîtier 1 d'axe x-X, à l'intérieur duauel est disposée une structure de support 2 recevant elle-même une source lumineuse 3, les circuits imprimés 4 supportant les composants d'un ensemble électronique (non représentés) et un moteur électrique 5. La source de lumière 3 produit un faisceau lumineux de préférence visible et, par exemple, un faisceau laser orienté suivant un axe optique confondu avec l'axe X-X du boîtier. Le moteur électrique 5 est disposé également suivant cet axe X-X et comporte un axe creux 51 fixé par son extrémité inférieure à la lentille convergente 7 d'un ensemble rotatif 8 monté en rotation solidairement à l'axe du moteur. Cet ensemble 8 est monté à rotation suivant l'axe X-X et comporte un miroir 9, incliné à 45 sur l'axe X-X, de façon que le faisceau laser issu de la source lumineuse 3 vienne frapper ce miroir 9 après avoir traversé l'axe creux 51 du moteur 5 et soit réfléchi en 91 Au cours de la rotation du miroir 9, ce faisceau 91 détermine donc un plan de balayage du faisceau laser qui est perpendiculaire à l'axe X-X. Au cours de ce balayage, ce faisceau 9 vient frapper des cibles réfléchissantes 10 réparties à la péri phérie de la zone à surveiller, afin que chaque cible produise en retour, un faisceau laser 92 réfléchi en direction du miroir 9, lorsque la cible concernée est atteinte par le faisceau laser incident Ainsi, au cours d'un balayage du faisceau au travers d'-une zone à surveiller déterminée, le miroir 9 doit recevoir successivement autant d'impulsions de faisceaux laser réfléchis 9 que cette zone à surveiller comporte de cibles 10. Ces faisceaux réfléchis en retour 92 sont alors envoyés par le miroir 9 vers la lentille 7 qui les concentre sur un organe sensible au flux lumineux 11 après réflexion sur un miroir fixe 12 incliné à 450. Ce moyen sensible au flux lumineux 11 sera, par exemple, constitué par une photo-diode insérée dans l'ensemble électronique support par le circuit imprimé 4. On remarque que, dans cette construction, le moteur 5 est disposé entre la source lumineuse 3 et le miroir 9 de l'ensemble rotatif 8, cet ensemble rotatif étant entraîné par l'arbre creux 51 du moteur 5 fixé à la périphérie de la perforation axiale de la lentille convergente 7 qui permet le passage du faisceau lumineux issu de la source 3. Ainsi, le miroir 9 est monté à rotation à une extrémité du boîtier 1 et suivant l'axe X-X, ce boîtier étant protégé à cette extrémité par un capot translucide 13. I1 est alors possible de placer le capot 13 dans le plan de la surface à surveiller, par exemple contre le sol de cette surface, de manière que le faisceau 91 se déplace dans un plan de balayage parallèle et voisin de cette surface. Les cibles 10 pourront, de cette manière, être constituées par des miroirs catadioptriques de faible hauteur et placées à la périphérie de la surface à protéger, afin de ne pas former des saillies trop importantes qui pourraient constituer une gêne pour le déplacement des individus. Le dispositif conforme à l'invention est également de construction compacte et peu encombrante, le faisceau lumineux réfléchi en retour étant capté par le même miroir 9 et étant focalisé par la lentille 8 sur l'élément photosensible 11 via le miroir 12 fixé en position inclinée sur le support 2 autour de l'axe creux 51 du moteur 5. A cet effet, le miroir 51 comporte un orifice permettant le passage de l'axe creux Sur le boîtier 1 il est également prévu un bouchon 14 permettant l'accès aux dispositifs de réglage des composants du circuit imprimé 4 ainsi qu'un voyant lumineux 15 mettant en évidence le fonctionnement du dispositif de surveillance. Le circuit imprimé 4 comporte également un second moyen 16 sensible au flux lumineux produit par la source 3. A cet effet, ce moyen sensible 16 est disposé en regard de l'extrémité d'une fibre optique 17 dont l'extrémité se prolonge à l'intérieur du capot 13, à hauteur du plan de balayage déterminé par le faisceau 91 afin qu'un signal électrique soit produit par ce moyen 16, à chaque rotation du miroir 9, lorsque le faisceau 9 vient frapper l'extrémité inférieure de la fibre optique 17. Ce signal lumineux est alors utilisé par l'ensemble électronique du circuit imprimé 4 afin d'initialiser le cycle de balayage du faisceau 91 à chaque rotation de l'ensemble rotatif. La fibre optique 17 sera de préférence disposée du côté du capot 1 non utilisé pour une surveillance, c'est-à-dire du côtE de la patte 18 assurant la fixation du boîtier 1 à un support auelconaue. Le moteur 5 sera de préférence un moteur électrique du type pas à pas programmé pour tourner à trois vitesse différentes, à savoir une vitesse lente et une vitesse d'entraînement pas à pas pour le réglage initial du dispositif et une vitesse d'entraînement plus rapide pour le fonctionnement normal en surveillance. Ce moteur pourra être entraîné en rotation continue dans le même sens ou, au contraire, suivant un mouvement de rotation oscillant alternativement. Egalement, les cibles 10 pourront être constituées soit par des miroirs catadioptriaues séparés les uns des autres, ou au contraire par une surface continue. Dans le cas où les cibles 10 sont constituées par des miroirs catadioptriques séparés les uns des autres, l'ensemble électronique 19 (voir figure 4) construit sur le circuit imprimé 4, comporte un organe mémoire dans lequel est susceptible d'être enregistré le nombre de cibles 10 devant être explorées par le faisceau laser 91 à chaque tour de l'ensemble rotatif 8. En outre, cet ensemble électroniqùe 19 comporte un organe totalisateur qui additionne, pour chaque tour de l'ensemble rotatif 8, le nombre des impulsions de faisceau laser en retour 9 reçues par l'organe sensible 11 afin de comparer ce nombre au nombre enregistré dans la mémoire et déclencher un signal d'alarme symbolisé en 20, lorsque ce nombre totalisé diffère de celui enregistré. Le recensement des cibles afin que leur nombre soit mis en mémoire dans l'ensemble électronique 19 est effectué préalablement à la mise en fonctionnement des dispositifs. Pour des raisons de sécurité et d'efficacité, le ou les secteurs angulaires de surveillance dans lesquels opère le faisceau laser 91 sont délimités par un début et une fin de secteur qui sont mis en mémoire, en nombre de pas du moteur 5, depuis le top d'initialisation qui est produit, à chaque tour, par le faisceau laser 9 actionnant l'élément photo-sensible 16 par l'intermédiaire de la fibre optique 17. A cet effet, le moteur 5 est relié à l'ensemble électronique 19 par un interface 21, de façon à pouvoir déterminer, à partir du top d'initialisation produit par l'élément photo-sensible 16, les positions angulaires de l'ensemble rotatif 8 entre lesquelles l'ensemble électronique doit comparer le nombre d'impulsions de faisceau laser reçues par l'élément photo-sensible 11 avec le nombre de cibles enregistré dans l'organe mémoire. Suivant l'exemple de la figure 4, la mise en mémoire de ce nombre de cibles 10 est obtenue par l'actionnement de deux boutons poussoirs 22 et 23 prévus sur le boîtier 1. Le premier bouton 22 commande, par l'ensemble électronique 19 et l'interface 21, l'entraînement pas à pas du moteur 5, c'est-à-dire que même si le moteur 5 est à vitesse normale d'exploration, le fait de presser sur ce bouton 22 arrête le moteur 5 et le fait avancer d'un pas à chaque nouvel actionnement de ce bouton 22. Par contre, si ce bouton 22 est maintenu actionné, par exemple pendant plus d'une seconde, le moteur passe alors en régime de rotation continue et lente et s'y maintient jusqu'au moment où le bouton 22 est relâché. L'actionnement de ce bouton permettra donc de repérer avec precision la position des cibles extrêmes des diverses plages de balayage prévues en repérant l'impact du faisceau 91 en amont ou en aval des cibles extrêmes 10 alors que le moteur est entraîné en régim pas à pas. Le second bouton poussoir 23 est actionné afin de mettre en mémoire le début et la fin de chaque zone angulaire de surveillance ainsi repérée et, également, afin de mettre en mémoire le nombre de cibles devant être atteintes par le faisceau laser 91 pour chacune de ces zones angulaires de surveillance. La procédure de recensement des cibles peut se pratiquer de la façon suivante. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, le dispositif 1 doit assurer la surveillance de deux zones 24 et 25 comportant chacune plusieurs cibles 10, les secteurs angulaires de ces zones étant délimitées par les cibles extrêmes qui sont respectivement 241 et 242 pour la zone 24 et 251 et 252 pour la zone 25. Dans cette configuration, il suffit de presser le bouton poussoir 22 commandant le régime pas à pas et immobiliser le miroir tournant 9 puis, en pressant à nouveau ce bouton, d'entraîner le moteur 5 en vitesse de rotation lente ou en rotation pas à pas jusqu'à ce que le faisceau laser 91 arrive juste avant la première cible 241. Ensuite, on actionne le bouton 23 de validation, qui commande la mise en mémoire du début du premier secteur angulaire 24 à protéger. Ensuite, l'actionnement du bouton poussoir 22 pour entraîner le moteur 5 en vitesse lente ou au pas à pas permet de vérifier que le faisceau laser incident 91 vient bien successivement frapper toutes les cibles du secteur angulaire 24. Enfin, lorsque le faisceau laser arrive juste derrière la dernière cible 242, le bouton poussoir 23 est actionné pour mettre en mémoire la fin du secteur angulaire de la zone à surveiller 24. Les mêmes opérations sont répétées pour le secteur angulaire 25 délimité par les cibles 251 et 252. Lorsque tous les secteurs angulaires sont ainsi délimités angulairement, on presse à nouveau le bouton 22 pour entraîner le moteur 5 en vitesse lente ou au regime pas a pas, jusqu'à ce que le faisceau laser ait actionné la cellule 16 d'initialisation. La séquence de marquage est alors terminée et le moteur 5 passe automatiquement en régime normal de rotation, l'ensemble électronique 19 déterminant automatiquement, pour chaque rotation, à partir du top d'initialisation produit sur l'élément photo-sensible 16, les positions angulaires du début et de fin de chaque zone de surveillance 24, 25, entre lesquelles doit s'effectue le comptage du nombre de cibles. Cette délimitation des secteurs angulaires des zones de surveillance ne sera cependant nécessaire que dans le cas où les secteurs non surveillés risquent de présenter des cibles parasites réfléchissantes qui ne doivent pas être prises en compte. Dans l'exemple ci-dessus, le moteur 5 est entraîné en rotation dans un seul sens. Cependant, dans un autre mode de réalisation, le moteur 5 pourra être entraîné alternativement dans un sens puis dans l'autre, pour produire un faisceau laser 91 oscillant. Ce mode d'entraînement sera surtout mis en oeuvre dans le cas où le secteur angulaire à protéger est de faible amplitude. De même, on pourra mettre en oeuvre un cycle de fonctionnement conjugant le mode à faisceau oscillant et celui d'un faisceau laser périodiquement fixe. Cette solution trouvera son application notamment dans le cas où le faisceau doit surveiller un secteur angulaire puis, après le constat qu'aucun intrus ne s'y trouve, surveiller ensuite le seul cté accessible de ce secteur. Un autre exemple de surveillance consiste à utiliser un réflecteur catadioptrique non fragmenté en cibles successives, mais au contraire, un réflecteur continu Dans ce cas, l'organe mémoire de l'ensemble électronique 19 comparera non pas un nombre de cibles mais un signal fonctio de l'intensité du rayon renvoyé par la cible continue du secteur angulaire à surveiller avec un signal de référence mis en mémoire. Cette comparaison sera effectuée au cours du balayage du faisceau à partir d'une plage noire non réfléchissante 26 (voir figure 3) déposée comme témoin en un point déterminé situé, par exemple, à une extrémité du secteur à surveiller 27 sur le pourtour duquel est disposée la cible réfléchissante continue. Suivant une variante, l'alarme 20 peut également être un dispositif de mise en sécurité, par exemple pour arrêter une machine dont la marche est dangereuse pour l'intrus qui s'en approche. REVENDICATIONS 1) Dispositif optique pour l'exploration d'une zone à surveiller, caractérisé en ce qu'il comprend, dans un boitier (1), une source lumineuse (3) produisant un faisceau lumineux orienté suivant un axe optique (X-x) un ensemble (8) monté à rotation dans le boîtier suivant un axe confondu à l'axe optique et comportant un premier miroir (9) incliné sur cet axe optique, ce miroir réfléchissant le faisceau lumineux suivant un plan de balayage vers des cibles réfléchissantes (10) extérieures au boîtier (1) et réparties sur la zone à surveiller dans ce plan de balayage, un moteur (5) pour entrainer cet ensemble en rotation, ce moteur étant disposé entre la source lumineuse (3) et le miroir (9) et comportant un axe creux (51) pour le passage du faisceau lumineux vers le miroir, un moyen (11) pour capter, en retour, le faisceau lumineux (92) réglé chi par les cibles et pour déclencher un moyen d'alarme ou de sécurité lorsque le faisceau lumineux de balayage ne produit pas, par l'intermédiaire d'au moins l'une des cibles, un faisceau lumineux en retour. 2) Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (11) pour capter en retour le faisceau lumineux réfléchi par les cibles (10) est associé à une lentille convergente (7) fixée sur l'ensemble rotatif (8) et dont l'axe est confondu avec l'axe optique (X-X), cette lentille étant située entre le premier miroir (9) et le moteur (5) afin de recevoir le faisceau lumineux renvoyé par les cibles (10) et réfléchi, en retour, par le premier miroir (9) et afin de le focaliser sur un organe (16) sensible au flux lumineux du faisceau par l'intermédiaire d'un second miroir (12) incliné suivant l'axe optique et disposé entre la lentille (7) et le moteur (5). 3) Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que la lentille (7) de l'ensemble rotatif (8) est solidaire de l'axe creux (51) du moteur (5) et assure l'entraînement en rotation de l'ensemble rotatif . partir du moteur 4) -Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que le second miroir (12) disposé entre la lentille (7) et le moteur (5) comporte un orifice traversé par l'axe creux du moteur. 5) Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier miroir (9) de l'ensemble rotatif est disposé à l'intérieur d'un capot transparent (13) de ltextrémité du boîtier (1). 6) Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen (11) pour capter, en retour, le faisceau lumineux (92) est relié au moyen d'alarme ou de sécurité (20) par un ensemble électronique (19) comportant un organe mémoire dans lequel est enregistré le nombre de cibles devant successivement être explorées par le faisceau lumineux (91) au cours d'un balayage d'une zone à surveiller (24, 25), un comparateur actionnant le moyen d'alarme ou de sécurité lorsque le nombre de faisceau lumineux (92) en retour captés, ne correspond pas à ce nombre enregistré. 7) Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble électronique (19) est relié au moteur (5) par une interface (21) et comporte un organe mémoire propre à recevoir, pour chaque zone balayée, la position angulaire des cibles extrêmes (241, 242, 251r 252) d'au moins un secteur angulaire (24, 25) délimitant une zone à surveiller, afin de rendre actif l'ensemble électronique (19) lorsque le faisceau lumineux balaye cette zone. 8) Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce crue le moyen pour capter, en retour, le faisceau lumineux (92), est relié au moyen d'alarme ou de sécurité (20) par un ensemble électronique (19) comportant un organe mémoire dans lequel est enregistrée l'intensité du faisceau lumineux en retour (92) reçue par le moyen sensible (11) au cours du balayage d'une zone à surveiller. 9) Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que l'ensemble électronique (19) comporte un second moyen (16) sensible au flux lumineux pour recevoir le faisceau lumineux (91) réfléchi par le premier miroir (9) pour une position angulaire déterminée de ce miroir, le signal produit par ce moyen (16) assurant l'initialisation de l'ensemble électronique à chaque rotation de l'ensemble rotatif (8).