Brevet FR2596643A1 — publié le 19871009

L'invention se rapporte à un procédé en vue du guidage selon un trajet prédéterminé d'un mobile se déplaçant librement sur une aire support. L'invention se rapporte également aux moyens pour la mise en oeuvre de ce procédé et au mobile pourvu de ces moyens. Notamment mais non limitativement, l'invention concerne le guidage des non-voyants selon un trajet prédéterminé. Dans ce domaine, il est connu (FR-A-2.382.886) de pourvoir le trajet prédéterminé d'un élément de guidage constitué d'une bande métallique placée au voisinage de la surface du sol qui constitue l'aire de déplacement et d'équiper le non-voyant d'un ensemble de guidage. Cet ensemble de guidage comprend des organes qui permettent de détecter la présence de la bande métallique et de délivrer à l'utilisateur de l'ensemble une information révélatrice de cette présence. La personne ainsi équipée peut aisément suivre la bande métallique et être rationnellement dirigée dans son déplacement. Pour assurer la fonction de détection l'ensemble de guidage précité prévoit l'utilisation d'un détecteur de métaux. Cet appareil de détection comprend généralement d'une part, une chaine électronique adaptée qui génère un signal dans une bobine émettrice et, d'autre part, un circuit de traitement du signal d'écho capté par une bobine réceptrice. Pour que ce procédé de guidage donne de bons résultats, il est nécessaire que le parcours préétabli soit dépourvu de toute pièce métallique autre que la bande directrice. En effet, la présence par exemple d'une canalisation métallique, au voisinage de la bande directrice, suffit à perturber l'ensemble de détection et peut provoquer l'égarement de l'utilisateur de cet ensemble de détection. Pour accroitre la fiabilité du guidage, il est connu d'utiliser comme élément de guidage un fil conducteur de l'électricité parcouru'par un courant. Comme tout conducteur traversé.par un courant, cet élément de guidage génère alors un champ magnétique qui peut être détecté par des moyens appropriés. S i cette disposition permet d'accroitre notablement la fiabilité d'un guidage, néanmoins, pour être opérationnel, l'élément de guidage doit nécessairement être alimenté électriquement, ce qui augmente les charges de fonctionnement et limite son application à des domaines particuliers, tels le guidage de chariots en milieu industriel. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un procédé de guidage qui met en oeuvre un élément de guidage qui, tout en étant facilement discernable de son environnement, ne nécessite- pas d'apport d'énergie extérieure. Un autre résultat que l'invention vise à obtenir est un procédé de guidage qui, pour être mis en oeuvre, ne nécessite que des moyens peu onéreux. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de guidage notamment caractérisé en ce que : - au niveau de l'aire sur laquelle le mobile à guider est appelé à se déplacer, on dispose un matériau magnétiquement perméable et électriquement isolant const-ituant un élément passif de guidage puis, - au moyen d'un ensemble de guidage dont on équipe le mobile : . on détecte, parmi les matériaux constituant 11 re de déplacement, la présence : * de matériaux magnétiquement perméables et électriquement isolants, * de matériaux qui sont magnétiquement perméables et conducteurs de l'électricité et, de matériaux non perméables magnétiquement et conducteurs, et, on élabore pour chacun de ces matériaux détectés des signaux caractéristiques, on exploite les signaux ainsi élaborés de manière à Isoler celui représentatif de la présence du matériau magnétiquement perméable et électriquement isolant et, on adresse le signal sélectionné à un moyen permettant de fournir un renseignement sur la présence et/ou l'absence de l'élément de guidage au voisinage du capteur. Les moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé de guidage sont principalement caractéri sés ce qu'ils comprennent : - au niveau de l'aire sur laquelle le mobile à guider est appelé à se déplacer, un élément passif de guidage constitué d'un matéri au magnétiquement perméable et électriquement isolant, - au niveau du mobile, un ensemble de guidage comprenant lui-même : un moyen permettant de détecter parmi les matériaux constituant l'aire de déplacement la présence : de matériaux magnétiquement perméables et ectriquement isolants, * de matériaux magnétiquement perméables et conducteurs de l'électricité et, de matériaux non perméables magnétîquement et conducteurs, . un moyen permettant d'élaborer pour chacun des matériaux détectés, des signaux caractéristiques, un moyen permettant l'exploitation des signaux ainsi élaborés de manière à isoler celui représentatif de la présence du matériau magnétiquement perméable et électriquement isolant, un moyen par lequel le signal issu du moyen précédent est interprété pour fournir un renseignement sur la présence et/ou l'absence de l'élément de guidage au voisinage du capteur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente un schéma synoptique d'une forme de mise en oeuvre de l'invention. En se reportant au dessin, on voit que pour permettre le guidage selon un trajet prédéterminé (non représenté) d'un mobile 1 se déplaçant librement sur une aire à cet effet : - on constitue classiquement au niveau de l'aire de déplacement 2 un élément de guidage 3, sous la forme d'une bande 4 en matériau 5 magnétiquement décelable, - on équipe le mobile 1 d'un ensemble de guidage 6 comprenant d'une part, un dispositif 7 de détection magnétique de l'élément de guidage 3, lequel dispositif comprend quant à lui divers moyens dont un capteur 8 constitué d'une bobine émettrice 9 comprise dans un circuit osci 11 ant 9a et- d'une bobine réceptrice 10, une chaine électronique de traitement-Il, et, d'autre part, un moyen 12 d'exploitation des signaux 21 issus du dispositif de détection 7, lequel moyen élabore une information renseignant le mobile 1 sur sa position par rapport à l'élément de guidage 3. Cependant, au lieu d'utiliser un élément passif de guidage en matériau métallique et/ou un élément actif de guidage générant un champ magnétique, selon l'invention : - au niveau de l'aire 2 sur laquelle le mobile 1 à guider est appelé à se déplacer, on constitue un élément 3 passif de guidage en un matériau 5 magnétiquement perméable et électriquement isolant puis, - au moyen d'un ensemble de guidage 6 dont on équipe le mobile 1 . on détecte, parmi les matériaux constituant l'aire de déplacement, la présence : * de matériaux magnétiquement perméables et électriquement isolants, * de matériaux qui sont magnétiquement perméables et conducteurs de l'électricité et, de matériaux non perméables magnétiquement et conducteurs, et, on élabore pour chacun de ces matériaux détectés des signaux caractéristiques, on exploite les signaux ainsi élaborés de manière à isoler celui représentatif de la présence du matériau magnétiquement perméable et électriquement isolant et, on adresse le signal sélectionné à un moyen 12 permettant de fournir' un renseignement sur la présence et/ou l'absence de l'élément 3 de guidage au voisinage du capteur 8. Les moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé de guidage sont principalement caractérisés en ce qu'ils comprennent : - au niveau de l'aire 2 sur laquelle le mobile 1 à guider est appelé à se déplacer, un élément passif de guidage constitué d'un matériau 5 magnétiquement perméable et électriquement isolant, - au niveau du mobile, un ensemble de guidage comprenant lui-même : un moyen 8 permettant de détecter parmi les matériaux constituant l'aire de déplacement la présence : * de matériaux magnétiquement perméables et électriquement isolants, de matériaux magnétiquement perméables et conducteurs de l'électricité et, de matériaux non perméables magnétiquement et conducteurs, . un moyen 10 permettant d'élaborer pour chacun des matériaux détectés, des signaux caractéristiques, . un moyen 13 permettant l'exploitation des signaux ainsi élaborés de manière à isoler celui représentatif de la présence du matériau magnétiquement perméable et électriquement isolant, un moyen 12 par lequel le signal issu du moyen précédent 13 est interprété pour fournir un renseignement sur la présence et/ou l'absence de l'élément de guidage 3 au voisinage du capteur 8. Comme cela a été évoqué précédemment, le dispositif 7 de détection de 1 'ensemble de guidage 6 comprend un moyen de détection et/ou un capteur 8 lui même constitué : - d'une bobine émettrice 9 comprise dans un circuit oscillant 9a, - d'une bobine réceptrice 10 disposée par rapport à la bobine émettrice 9 pour pouvoir lui être magnétiquement couplé, mais selon l'invention, le dispositif 7 de détection comprend également : - d'une part, un moyen 13 d'exploitation des signaux issus de la bobine réceptrice 10 qui consiste en un moyen 23 d'amplification à gain G ajustable, lequel moyen 23 comporte en plus de son entrée d'alimentation 14 au moins une autre entrée 15 dite d'exploitation, au moins une sortie 16 d'un signal 21 formé dans ce moyen et, - d'autre part, un circuit oscillant 9a qui comprend la bobine émettrice 9 qui est reliée par l'une 17 de ses bornes 17, 18 à la sortie du moyen d'amplification 23 et la bobine réceptrice 10 qui est quant à elle reliée par l'une 19 de ses bornes 19, 20 à l'entrée 15 du dit moyen d'amplification 23. Conformément à l'invention, les éléme nts constitutifs du dispositif 7 de détection sont choisis pour lui permettre, par le biais d'un réglage approprié du gain G du moyen 23 d'amplification de se comport-er comme un oscillateur. Cependant, tel que le prévoit l'invention, le gain G du moyen d'amplification 23 est ajusté à un niveau N prédéterminé juste situé au dessous du seuil S d'oscillation#de l'oscillateur qu'il constitue. Dans une forme préférée de mise en oeuvre, le gain G du moyen 23 d'amplification est ajusté au niveau N précité pour que la fonction de transfert en boucle ouverte du circuit Il électronique qui constitue le dispositif de détection atteigne une valeur voisine de moins 0,98 dans le lieu de Nyquist. Suivant l'invention, outre son utilisation au niveau de la bobine 9 émettrice, le signal 21 issu du moyen d'amplification 23 est adressé au dispositif d'exploitation 12. Ainsi constitué, en présence de matériau magnétiquement perméable et électriquement i sol ant , le dispositif 7 de détection atteint une valeur de moins un ou plus et 1 1 osci 11 ati on f ourni t un si gnal sinusoidal de f réquence de 1/2 LC. En 'effet, en présence d'un tel matériau le couplage magnétique entre les deux bobines 9, 10 s'établit et, le courant induit dans la bobine réceptrice et ensuite exploité par le moyen d'amplifi-cation 13 provoque la formation d'un signal 21. Ce signal 21 entretient l'oscillation du dispositif 7 de détection et permet d'alimenter le dispositif 12 d'exploitation. Au contraire, en présence d'un matériau magnétiquement perméable mais électriquement conducteur le dispositif de détection ne réagit pas. En effet, en dépit du fait que le couplage entre les bobines 9, 10 puisse être obtenu, il est largement atténué par l'absorption au coeur du matériau de l'énergie à transmettre à la bobine réceptrice. L'énergie disponible au niveau de la bobine réceptrice n'est plus suffisante pour provoquer l'oscillation du dispositif de détection. Dans une forme préférée de réalisation, l'élément 3 de guidage est principalement constitué de ferrite douce telle celle connue sous la marque FERROXCUBE et qui, contrairement à la ferrite normale ou dure, a l'avantage de ne pas être aimantable de manière permanente. Dans une forme avantageuse de mise en oeuvre de l'invention, la ferrite est combinée sous forme de particules de granulométrie de quelques microns à un liant non conducteur de l'électricité. La ferrite peut être de formule générale MFe2 04 OÙ M représente un métal bivalent (cuivre, manganèse, magnésium, nickel, fer, zinc). Par exemple, la piste sera composée de 75 % de ferrite nickel-zinc ou manganèse-zinc et de 25 % de liant lui-même par exemple constitué d'environ 15 % de triolite ou polyester et d'environ 10 % de solvant tel le white spirit et le benzène en quantité variant selon le temps de durcissement et la durêté recherchés. Tel que cela apparait sur le dessin, le dispositif 12 d'exploitation du signal 21 issu du dispositif 7 de détection comprend un moyen 22 en vue de délivrer au mobile 1, une information binaire sur sa position par rapport à l'élément de guidage 3. Suivant une forme préférée de réalisation de l'invention, le moyen 22 qui délivre au mobile 2 l'information binaire de position est un élément sensitif vibrant. Cette disposition permet avantageusement de préserver à l'information de position toute sa qualité informative, notamment en ambiance bruyante. Avantageusement, le moyen d'amplification 13 est constitué par un amplificateur opérationnel 23. De préférence, le dispositif d'exploitation 12 comprend un élément de mise en forme tel un amplificateur 24 du signal 21 issu du dispositif de détection. Bien entendu, l'homme de l'art est à même de déterminer les composants les plus appropriés en vue de constituer l'ensemble de guidage 6. L'avantage du matériau utilisé est d'être applicable à la manière d'une peinture ou sous forme d'un mince ruban appliqué sur le sol ou sous le revêtement superficiel du sol et, par exemple, sous une moquette ou sous un carrelage sous réserves de demeurer à une distance du capteur qui reste faible et, par exemple, de quelques centimètres pour éviter toute perturbation par des corps métalliques environnants. Sans que cela soit limitatif pour l'invention, seule une forme de réalisation de l'élément de guidage est représentée. En effet, l'homme de l'art est à même de déterminer selon l'environnement la forme de réalisation la plus appropriée de l'élément de guidage. Constitué d'un produit uniquement perméable aux lignes de champ magnétique, l'élément de guidage 3 se différencie typiquement des métaux ferreux et non ferreux qui sont respectivement soit magnétiques e.t conducteurs soit conducteurs uniquement. Quant au capteur, les bobines émettrice 9 et réceptrice 10, quelles qu'en soient les formes, sont de préférence concentriques. En présence de l'élément de guidage, le couplage entre les bobines est modifié ; i 1 augmente. La transmission est donc améliorée en amplitude mais la phase est aussi modifiée. De ce fait, pour discerner le matériau perméable magnétiquement mais électriquement isolant des autres métaux, le moyen d'exploitation peut analyser les variations d'amplitude ou analyser les modifications de phase induites en sens inverse par 'ces matériaux. Dans les deux modes de réalisation, on pourrait craindre une dérive en fonction de la température du point de réglage initial juste sous le régime oscillatoire. Pour y remédier et améliorer les performances, sont prévus un montage avec amplificateurs opérationnels haute fréquence et des systèmes asservis anti-dérives soit sur transistors, soit sur circuits intégrés. Dans l'application au guidage des non-voyants, le dispositif sera avantageusement associé de manière amovible à la canne, les bobines à la base de la canne et le reste du circuit dans un boîtier adapté près de la partie supérieure, le boîtier étant relié aux bobines par exemple, un cordon extensible passant extérieurement à la canne. REVENDICATIONS 1. Procédé en vue du guidage suivant un trajet prédéterminé d'un mobile (1) se déplaçant librement sur une aire (2) support, selon lequel procédé : - on constitue au niveau de l'aire (2) de déplacement un élément de guidage (3) sous la forme d'une bande (4) en matériau (5) magnétiquement décelable, - on équipe le mobile (1) d'un ensemble de guidage (6) comprenant d'une part un dispositif (7) de détection magnétique de l'élément (3) de guidage, lequel dispositif comprend quant à lui un moyen de détection tel un capteur (8) constitué d'une bobine émettrice (9) comprise dans un circuit oscillant (9a) et d'une bobine réceptrice (10),une chaine (11) électronique de traitement, et, d'autre part, un dispositif (12) d'exploitation des signaux (21) issus du dispositif de détection (7), lequel dispositif élabore une information renseignant le mobile sur sa position par rapport à l'élément de guidage (3), ce procédé étant CARACTERISE en ce que : - au niveau de l'aire (2) sur laquelle le mobile (1) à guider est appelé à se déplacer, on constitue un élément (3) passif de guidage en un matériau (5) magnétiquement perméable et électriquement isolant puis, - au moyen d'un ensemble de guidage (6) dont on équipe le mobile (1) : . on détecte, parmi les matériaux constituant l'aire de déplacement, la présence : * de matériaux magnétiquement perméables et électriquement isolants, * de matériaux qui sont magnétiquement perméables et conducteurs de l'électricité et, de matériaux non perméables magnétiquement et conducteurs, et, on élabore pour chacun de ces matériaux détectés des signaux caractéristiques, on exploite les signaux ainsi élaborés de manière à isoler celui représentatif de la présence du matériau magnétiquement perméable et électriquement isolant et, on adresse le signal sélectionné à u n moyen (12) permettant de fournir un renseignement sur la présence et/ou l'absence de l'élément (3) de guidage au voisinage du capteur (8). 2. Moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé selon le procédé caractérisés en ce qu'ils comprennent : - au niveau de 1 'aire (2) sur laquelle le mobile (1) à guider.est appelé à se déplacer, un él.ément passif de guidage constitué d'un matériau (5) magnétiquement perméable et électriquement isolant, - au niveau du mobile, un ensemble de guidage comprenant lui-même : . un moyen (8) permettant de détecter parmi les matériaux constituant l'aire de déplacement la présence : * de matériaux magnêtiquement perméables et électriquement isolants, * de matériaux magnétiquement perméables et conducteurs de l'électricité et, de matériaux non perméables magnétiquement et conducteurs, un moyen (10) permettant d'élaborer pour chacun des matériaux détectés, des signaux caractéristiques, un moyen (13) permettant 1 'exploitation des si ghaux ainsi élaborés de manière à isoler celui représentatif de la présence du matériau magnétiquement perméable et électriquement isolant, . un moyen (12) par lequel le signal issu du moyen précédent (13) est interprété pour fournir un renseignement sur la présence et/ou 1 'absence de l'élément de guidage (3). au voisinage du capteur (8). 3. Moyens selon la revendication 2 caractérisés en ce que le dispositif de détection (7) équipant l'ensemble de guidage (6) comprend : - d'une part, un moyen (13) d'amplification d'exploitation des signaux issus de la bobine réceptrice qui consiste en un moyen (23) à gain (G) ajustable, lequel moyen (23) comporte en plus de son entrée d'alimentation (14) au moins une autre entrée (15) dite d'exploitation, au moins une sortie (16) d'un signal (21) formé dans ce moyen et, - d'autre part, un circuit oscillant (9a) qui comprend la bobine émettrice (9) qui est reliée par l'une (17J de ses bornes (17, 18) à la sortie du moyen d'amplification (23) et la bobine réceptrice (10) qui est quant à elle reliée par l'une (19) de ses bornes (19, 20) au dit moyen d'amplification (23). 4. Moyens selon la revendication 3 caract érisés en ce que les éléments constitutifs du dispositif (7) de détection sont choisis pour lui permettre, par le biais d'un réglage approprié du gain (G) du moyen (23) d'amplification de se comporter comme un oscillateur. 5. Moyens selon la revendication 3 ou 4 caractérisés en ce que le gain (G) du moyen d'amplification (23) est ajusté à un niveau (N) prédéterminé situé au dessous du seui 1 (S) d'oscillation de l'oscillateur qu'il constitue. 6. Moyens selon la revendication 5 caractérisés en ce que le gain (G) du moyen (23) d'amplification est ajusté au niveau (N) précité pour que la fonction de transfert en boucle ouverte du circuit (11) électronique qui constitue le dispositif de détection atteigne une valeur voisine de moins 0,98 dans le lieu de Nyquist. 7. Moyens selon la revendication 3 caractérisés en ce que outre son utilisation au niveau de la bobine (9) émettrice, le signal (21) issu du moyen d'amplification (23) est adressé au di spositif d'exploitation (12). 8. Moyens selon la revendication 2 caractérisés en ce que l'élément (3) de guidage est principalement constitué de ferrite douce. 9. Moyens selon la revendication 8 caractérisés en ce que la ferrite est combinée sous forme de particules à un liant non conducteur de l'électricité. 10. Mobile caractérisé en ce qu'il est équipé de l'ensemble de détection mettant en oeuvre le procédé selon la revendication 1.