Brevet FR2588375A1 — publié le 19870410

DISPOSITIF DE DETECTION DE LA POSITION D'UN CORPS PAR RAPPORT A UN POINT La présente invention concerne les dispositifs de détection de la position d'un corps par rapport à un point. Le dispositif selon l'invention trouve, notamment, une application avantageuse dans la détection de la position d'une caténaire par rapport à un point situé sur le toit d'un véhicule tel qu'un trolley-bus qui doit être alimenté en énergie électrique à partir de cette caténaire au moyen d'une perche de connexion. Quand un tel trolley-bus se déplace, il doit rester à proximité de la caténaire et à une certaine distance de celle-ci pour que la perche de connexion reste constamment en contact avec elle. On sait aussi que les perches des trolley-bus modernes sont commandées automatiquement pour venir au contact de la caténaire. Cependant, les systèmes qui permettent de commander l'emperchage, c'està-dire l'amenée de la perche au contact de la caténaire, ne tiennent pas compte, en général, de la distance séparant les caténaires du véhicule, et plus particulièrement de son toit, car, dans la plupart des cas, ceci peut être négligé, du fait que cette caténaire est toujours disposée à la même distance du sol, pour tout au moins une certaine aire donnée, comme par exemple une ville. Cependant, malgré tout, dans certains cas, cette distance peut varier, et même de façon non négligeable, par exemple dans le cas de tunnel, de pont, ou du fait de constructions temporaires. De plus, il est bien évident que, si pour une aire donnée, comme un ville, la hauteur par rapport au sol de la caténaire a une valeur constante, par contre, pour une autre aire, par exemple une autre ville, cette hauteur de la caténaire par rapport au sol peut présenter une valeur différente. Tous ces paramètres qui peuvent varier font qu'il est relativement difficile de pouvoir réaliser des dispositifs de commande de l'emperchage de trolley-bus qui soient utilisables universellement, en tout endroit. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de réaliser un dispositif qui permette de déterminer la position d'un corps par rapport à un point, trouvant une application avantageuse dans la détermination de la distance d'une caténaire par rapport à un point du toit d'un trolley-bus, la détermination de cette distance permettant de commander avec précision l'emperchage. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif de détection de la position d'un corps par rapport à un point, caractérisé par le fait qu'il comprend - des moyens pour engendrer deux faisceaux lumineux parallèles aptes à être positionnés au voisinage dudit point déterminé, - des moyens pour faire balayer l'espace présumé dans lequel se trouve ledit corps par les deux dits faisceaux lumineux, ces deux dits faisceaux lumineux restant constamment parallèles et à une distance l'un de l'autre sensiblement constante, - des moyens pour capter les deux échos lumineux réfléchis par ledit corps quand les deux dits faisceaux lumineux passent respectivement sur celui-ci, - des moyens pour analyser ces deux dits échos reçus et pour délivrer un premier signal représentatif de la durée de temps séparant ces deux dits échos, et - des moyens pour élaborer un deuxième signal fonction de cette dite durée, de la distance séparant ces deux dits faisceaux lumineux parallèles et de la vitesse de balayage des faisceaux, cedit deuxième signal représentant la distance séparant ledit corps et ledit point. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels - la Figure 1 représente, sous une forme très schématique, un ensemble d'un trolley-bus apte à se déplacer sous une caténaire, ledit trolley-bus comportant une perche de connexion et un dispositif selon l'invention, - ia Figure 2 représente un diagramme permettant d'expliciter le fonctionnement et les résultats qui peuvent être obtenus avec le dispositif selon l'invention, et - la Figure 3 représente, dans une vue en perspective schématique, un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention compatible avec les représentations des Figures 7 et 2. Il est tout d'abord précisé que l'ensemble des Figures représente un seul et même mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, dans une application particulière, à titre d'exemple seul, à la détermination de la distance séparant une caténaire d'un point du toit d'un trolley-bus. En conséquence, les mêmes références sur les trois Figures y désignent les mêmes éléments. En revenant plus particulièrement à la Figure 1, celle-ci représente, sous forme schématique, un trolley-bus 1 apte à se déplacer au moyen d'un moteur généralement alimenté par une énergie électrique fournie par une caténaire 2 qui se trouve à une certaine hauteur par rapport à la chaussée 3 sur laquelle est apte à se déplacer le trolleybus 1. Pour que ce trolley-bus 1 puisse être alimenté en énergie électrique, il comporte généralement une perche 4 montée sur le toit 5 du trolley-bus 1, généralement à l'arrière 6. Cette perche 4 a une première extrémité 7 montée pivotante en un point 8 du toit 5 du trolley-bus au moyen d'un ensemble de commandes, par exemple au moyen de vérins bien connus en eux-mêmes, pour pouvoir positionner cette perche 4 dans un espace conique relativement important audessus du toit 5. L'autre extrémité 18 de la perche 4 comporte un patin de frottement 9 qui est apte à venir épouser, au moins partiellement, la surface latérale de la caténaire 2 pour pouvoir frotter sur celle-ci et transmettre, par des connecteurs isolés, l'énergie électrique au moteur d'entratnement des roues 10 du trolley-bus. Il existe de nombreux dispositifs permettant de commander la position de la perche 4 pour qu'elle vienne, par son patin de frottement 9, au contact de la caténaire 2. Ces moyens ne seront pas plus amplement décrits ici, étant connus en eux-mêmes et, notamment, dans des brevets antérieurs. Cependant, comme explicité ci-avant, il est parfois difficile de pouvoir positionner ce patin quand, notamment, on ne connaît pas la distance séparant un point, par exemple 22, du toit 5 de la caténaire 2. Aussi,. le trolley-bus 1 comportet-il un dispositif 20 schématiquement illustré apte, par des faisceaux lumineux parallèles 21 à une distance "d" constante l'un de l'autre, à déterminer la distance séparant le toit 5, et plus particulièrement ce point 22 proche du point 8, de la caténaire 2. Ce dispositif 20 sera plus amplement décrit en regard des Figures 2 et 3. Comme décrit ci-après, le dispositif 20 est apte à émettre deux faisceaux lumineux 21 parallèles à une distance "d" constante l'un de l'autre, émanant sensiblement d'un point 22. En se reportant plus particulièrement à la Figure 2, la direction de ces deux faisceaux 21 est schematisée par un seul axe 24 passant constamment par le point fixe 22, dans un référentiel (x, y, z) qui peut être de toute nature, et généralement orthonormé. La caténaire 2 est représentée dans une position par rapport au point 22. En pivotant autour du point 22, l'axe 24 rencontre-la caténaire en un point 25.On peut alors déterminer la position de cette caténaire 2 par rapport au point 22 dans le référentiel (x, y, z) si l'on connaît la distance séparant les deux points 22 et 25 et les deux angles représentés "a" et "b", définissant respectivement la position angulaire de la projection 26 de cet axe 24 sur la plan (x, y) par rapport à un axe de ce référentiel, par exemple l'axe "y", et la position angulaire de la direction 26 par rapport à cet axe 24. Ces grandeurs sont parfaitement connues, notamment dans les définitions de position en coordonnées polaires. Faisant application de ce principe bien connu, le dispositif selon l'invention permet de déterminer la position de la caténaire 2 par rapport au point 22. La Figure 3 représente, vu en perspective relativement schématique, un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Le dispositif comprend généralement une embase 30 apte à être solidarisée au toit 5 du trolley-bus 1. Sur cette embase, est fixé un plateau orientable 31 apte à être animé d'un mouvement de rotation autour d'un arbre dont l'axe 32 est généralement perpendiculaire au plan de l'embase 30. La position du plateau 31 par rapport à l'embase 30 peut être commandée par un moteur du type pas-à-pas 33 auquel est généralement associé un codeur permettant de pouvoir déterminer la position du plateau 31 par rapport à l'embase 30 en fonction de la commande effectuée de ce moteur pas-à-pas 33. La position angulaire "v" du plateau 31 par rapport à'embase 30 est déterminée, par exemple, entre deux axes de référence 34 et 35 appartenant respectivement à l'embase 30 et au plateau orientable 31. Sur le plateau 31 est disposée une platine support 36 par l'intermédiaire de l'arbre 37 d'un moteur commandable 313, par exemple du type pas-à-pas qui, lui, est solidaire du plateau 31. De cette façon, la platine 36 peut être orientée angulairement par variation d'un angle "w" de son plan par rapport au plan du plateau orientable 31, la rotation de la platine 36 se faisant autour de l'axe 39 de rotation de l'arbre 37 du moteur 38. Cet axe 39 est choisi avantageusement perpendiculaire à l'axe 32 défini précédemment. Sur la platine 36 sont disposés deux déflecteurs de faisceaux 40 et 41 qui sont, dans ce mode de réalisation, constitués d'une pluralité de miroirs, avantageusement plans, dont les surfaces de réflexion sont situées sur la périphérie d'une enveloppe cylindrique de révolution, de façon que ces surfaces réfléchissaltes forment un cylindre à section polygonale régulière. Ces deux déflecteurs 40 et 41 sont montés rotatifs respectivement autour de deux arbres 42 et 43 par rapport au plan 144 de la platine 36. Ces deux déflecteurs peuvent être animés d'un mouvement de rotation, par exemple au moyen d'un troisième moteur 44 animé d'un mouvement de rotation continu et uniforme pour que ces deux déflecteurs tournent à une vitesse constante. il est nécessaire que ces déflecteurs soient, de plus, synchronisés.Ce synchronisme peut être obtenu au moyen d'une courroie de liaison 45 couplant les deux déflecteurs par l'intermédiaire, par exemple, de deux engrenages à dentures. Ce dispositif comporte en outre un générateur de faisceaux lumineux, comme par exemple et avantageusement, un laser 50- apte à émettre à sa sortie 51 un faisceau lumineux 52 de lumière cohérente, fin et parallèle sur une grande distance. Ce faisceau 52 émis à la sortie 51 de ce laser 50 est décomposé en deux faisceaux parallèles 53 et 54, respectivement au moyen d'un premier miroir semi réfléchissant 55 et d'un second miroir totalement réfléchissant 56 placé derrière le miroir semi-réfléchissant 55 et parallèlement à lui. Ces deux miroirs envoient les deux faisceaux 5.T et 54 auxquels ils donnent naissance, respectivement sur les surface3 réfléchissantes 46 et 47 respectivement des deux déflecteurs 40 et 41, pour donner naissance à deux autres faisceaux réfléchis 57 et 58 celui peuvent ainsi être défléchis en balayant respectivement deux espaces angulaires 59 et 60 relativement importants.En effet, lorsque les déilecteurs 40 et 41 sont animés d'un mouvement de rotation, ils engendrent deux faisceaux pivotant l'un par rapport à l'autre, dans la mesure où ils sont synchronisés par la courroie 45. Moins leur mouvement, ces deux faisceaux lumineux peuvent être considérés comme, d'une part restant constamment parallèles, et d'autre part restant à'une distance "d" qui peut être considérée comme constante, tout au moins dans un certain espace angulaire. Le dispositif comporte également un moyen pour capter des échos lumineux engendrés par ces deux faisceaux. Ces moyens peuvent être constitués par un miroir percé 110 entourant le faisceau d'émission 52 du générateur laser 50 et incliné pour envoyer sur la surface sensible 71 d'une cellule 72 les échos lumineux qui suivent le même chemin optique que le faisceau d'émission, suivant le principe du retour inverse de la lumière. Enfin, le dispositif comporte un organe de traitement 80 du type calculateur qui est connecté à l'ensemble des moyens comme, par exemple, le générateur laser 50 pour sa commande, les trois moteurs 33, 38 et 48 pour, d'une part les alimenter, et d'autre part connaître leur position de rotation et/ou leur vitesse, le moteur 44 d'entraînement des déflecteurs des faisceaux, et enfin la cellule photo-sensible. Ainsi, cet organe de traitement 80 comporte au moins des moyens de sortie 100 permettant de délivrer un signal de commande qui est fonction, comme il sera explicité ci-après, des signaux délivrés par la cellule photo-sensible 72 et de la distance "d" séparant les deux faisceaux lumineux. Cet organe 80 peut aussi comporter une deuxième sortie 101 connectée à l'entrée 102 d'un afficheur 103 permettant d'afficher les différentes données, si leur affichage est nécessaire, notamment pour le conducteur du trolley-bus 1. I)ans ce cas, cet afficheur 103 sera disposé dans la cabine de pilotage de ce trolley. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante. Lorsque le trolley-bus roule sur la chaussée 3, il a une certaine orientation par rapport à la caténaire. Au moyen de dispositifs, notamment de détection de l'orientation de la caténaire, que comporte généralement ces trolley-bus, l'organe de traitement envoie des ordres, notamment aux deux moteurs pas-à-pas 33 et 38 pour orienter, d'une part le plateau 31 et d'autre part la platine 36, de façon que les deux faisceaux 57 et 58 engendrés par les deux défiecteurs 40 et 41 soient contenus dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'axe de la caténaire 2. Ces moyens étant connus en eux-mEmes ne seront pas p:lus amplement décrits ici. Lorsque la platine est ainsi positionnée, le générateur laser 50 émet son faisceau 52 pour donner naissance aux deux faisceaux lumineux 57 et 58, comme décrit cidessus, qui balayent un secteur angulaire coupant la caténaire en un point 25. Cette caténaire qui subit de façon constante le frottement des patins de contact 9 est généralement très brillante et permet donc de diffuser et/ou réfléchir les faisceaux 57 et 58 suivant des faisceaux lumineux 9(). Les faisceaux 90, par le principe du retour inverse de la lumière, suivent le même trajet optique, respectivement, que les faisceaux 57, 53, 52 et 58, 54, 52. Cependant, comme ils divergent de façon plus importante que les faisceaux émis directement par le générateur laser, une partie de cette lumière est reprise par le miroir incliné réfléchissant 70 comportant l'orifice de passage du faisceau 52, pour être déviée et captée par la surface sensible 71 de la cellule 72. Ainsi, à la sortie 73 de cette cellule, sont délivrées successivement deux impulsions qui correspondent, respectivement, au passage des deux faisceaux 57 et 58 sur la caténaire 2 au point 25. Les instants d'émission de ces deux échos, et donc des impulsions délivrées par la cellule 72, permettent de déterminer la position angulaire des déflecteurs et donc de connaître l'orientation mentionnée précédemment, -c 'est-à-dire la valeur des angLes "a" et "b". De plus, la durée séparant les deux impulsions successives émises à la sortie de la cellule 72 est représentative de la valeur de la distance "h" séparant la caténaire 2 du point 22. En fonction de la distance "d" constante et prédéterminée, de la valeur analysée par l'organe de la durée "dt" séparant les deux impulsions électriques délivrées par la cellule et de la vitesse "u" de balayage des faisceaux, il est possible, dans l'organe 80, de calculer la distance "h" séparant la caténaire du point 22. En effet, on comprend que, le balayage des deux faisceaux ayant une vitesse constante, le temps que mettent les deux faisceaux pour couper la caténaire sera d'autant plus court que la caténaire est plus haute. En d'autres termes, en valeurs approchées mathématiques, la distance séparant la caténaire du point 22 est donnée par la formule suivante d h = u.dt On voit donc que l'on peut ainsi déterminer la distance dupoint 22 au point 25. Connaissant, d'autre part, les valeurs des angles "a" et "b" qui peuvent être déterminées par les valeurs des angles "v" et "w" mentionnés précédemment, il est possible de déterminer la position de la caténaire par rapport au toit 5, et plus particulièrement au point 22. On peut donc alors commander l'emperchage, afin que le patin de frottement 9, généralement beaucoup plus elaboré que celui représenté sur la Figure, vienne bien au contact de la caténaire. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de la position d'un corps par rapport à un point, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comprend - des moyens (50, 55, 56) pour engendrer deux faisceaux lumineux parallèles (53, 54, 57, 58) aptes à être positionnés au voisinage dudit point déterminé, - des moyens (40, 41) pour faire balayer espace présumé dans lequel se trouve ledit corps (2) par les deux dits faisceaux lumineux, ces deux dits faisceaux lumineux restant constamment parallèles et à une distance (d) l'un de l'autre sensiblement constante, - des moyens (70, 71) pour capter les deux échos lumineux réfléchis (90) par ledit corps (2) quand les deu > c dits faisceaux lumineux (57, 58) passent respectivement sur celui-ci, - des moyens pour analyser (72) ces deux dits échos reçus et délivrer (73) un premier signal représentatif de la durée de temps séparant ces deux dits échos, et - des moyens (80) pour élaborer un deuxième signal (100) fonction de cette dite durée, de la distance (d) séparant ces deux'dits faisceaux lumineux parallèles, et de la vitesse de balayage des faisceaux, cedit deuxième signal étant représentatif de la distance séparant ledit corps et ledit point. 2. Dispositif selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE lesdits moyens pour engendrer deux faisceaux lumineux parallèles sont constitués par - une source (50) apte à émettre un faisceau lumineux (52) sur un trajet optique, - un premier miroir semi-réfléchissant (55) disposé incliné sur ledit trajet optique, pour donner naissance à un premier faisceau réfléchi (53) et à un faisceau transmis sur le même trajet, et - un second miroir (56) réfléchissant situé derrière ledit premier miroir, et parallèlement à celui-ci, pour donner naissance à un second faisceau réfléchi (54). 3. Dispositif selon la revendication 2, CARAChERISE PAR LE FAIT QUE ladite source de faisceau lumineux est: constituée par un générateur laser (50). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE lesdits moyens pour faire balayer l'espace par les deux dits faisceaux lumineux sont const.itués par deux déflecteurs lumineux parallèles (40, 41) animés d'un mouvement de rotation en synchronisme, les deux dits déflecteucs étant disposés respectivement sur les trajets des deux dits faisceaux lumineux (53, 54; 57, 58). 5. Dispositif selon la revendication 4, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les déflecteurs sont constitués par une pluralité de surfaces réfléchissantes (46, 47) disposées sur une surface cylindrique de révolution, la surface cylindrique engendrée par lesdites surfaces réfléchissantes ayant une section polygonale régulière. 6. Dispositif selon la revendication 5, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE les deux dits déflecteurs (40, 41) sont animés d'un mouvement de rotation par un moteur (44) et sont synchronisés par une courroie (45) de liaison. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'il comporte des moyens d'association avec ledit point. 8. Dispositif selon la resrendication 7, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE lesdits moyens d'association asrec ledit point comportent - une embase (30) apte à être fixée au voisinage dudit point, - un plateau (31) monté pivotant autour d'un premier axe (32) sensiblement perpendiculaire au plan de ladite embase, - une platine (36) montée pivotante par rapport audit plateau (31) autour d'un second axe (39) formant un angle norl nul avec ledit premier axe, lesdits déflecteurs (40, 41) étant associés à ladite platine (36).