Brevet FR2594944A1 — publié le 19870828

La présente invention concerne les instruments de levé topographique et de restitution. De nombreuses opérations visant à modifier l'intérieur et/ou l'extérieur d'ensemble de volume de grande dimension tels que des bâtiments, des locaux industriels, des sites archéologiques ..., requèrent une saisie de données pour élaborer des documents donnant l'état des lieux, avant travaux, en projection ou coupe horizontales, en élévation ou coupes verticales. De telles saisies de données nécessitent souvent deux personnes, des moyens d'accès peu sûrs et sont au total dangereuses, fastidieuses longues et onéreuses. Pour tenter de remédier à ces inconvénients, on propose de mettre en oeuvre des instruments tels que théodolites ou tachéomètres. Ces instruments, généralement d'un prix de revient élevé, sont d'une utilisation délicate et peu appropriée à saisir ce type de données. En effet, ils nécessitent le positionnement d'un repère ( stadia ou réflecteur ) au point visé optiquement par l'appareil, ainsi que la détermination de la distance séparant l'appareil de ce point. Dans le cas qui préoccupe les utilisateurs de l'appareil objet de la présente, les points visés sont d'accès malaisé comme la détermination de leur distance à l'appareil alors que leur projection verticale sur un plan horizontal est souvent aisément appréhendable. On peut tenter de remédier à cet inconvénient en utilisant pour les relevés en projection horizontal un appareil tel que celui qui est décrit dans le brevet français n"2503352, et pour les relevés de hauteur un appareil tel que celui qui est décrit dans la demande française de brevet n"83/17901. On pourrait être tenté d'utiliser successivement ces deux appareils pour effectuer des relevés d'élévation selon la méthode décrite dans la demande française sus-mentionnée, mais on se heurterait à un problème de conjugaison des directions de la règle de report des distances horizontales de l'appareil décrit dans le brevet français n"2503352 d'une part, et de la lunette de visée de l'appareil décrit dans la demande française sus-mentionnée. L'invention vise à résoudre le problème posé en réalisant un moyen unique qui permette à un seul opérateur d'effectuer un levé rapide, sûr et précis, des cotes des points remarquables d'un volume tel qu'un bâtiment dans son environnement, en projection horizontale et en élévation. Un autre objet de llinvention est de proposer un appareil simple, robuste mais léger, adapté aussi bien aux travaux de relevé en intérieur qu'aux travaux de relevés en extérieur. Pour atteindre les buts ci-dessus, L'appareil de levé topographique conforme à l'invention est caractérisé en ce sens qu'il comprend - une planche à dessiner pourvue d'un axe I perpendiculaire à sa surface, lequel axe 1 peut être rendu vertical grâce à un système de calage. - un dispositif de visée, de mesure et de report pourvu d'un alésage pour venir se placer sur l'axe 1 et comportant un système de visée en azimut et site .un système de mesure de distance horizontale .solidaire en azimut du système de visée, une règle de report sur la planche à dessiner, à l'échelle, de la composante horizontale de la distance séparant un point visé de l'axe 1 .solidaire en azimut du système de visée, une glissière graduée à l'échelle, perpendiculaire à l'axe 1 une règle graduée à l'échelle, coulissante -sur la glissière précédente, et susceptible de fournir directement la hauteur d'un point visé à partir de la distance horizontale séparant ce point visé de l'axe 1 d'une part, et l'angle de site du système de visée d'autre part. D'autres caractéristiques de l'invention apparaissent à la lecture de la description faite.ci-dessous, en référence aux dessins annexés. La figure 1 représente l'objet de l'invention en perspective, dans une utilisation de levé en plan horizontal. La figure 2 représente l'objet de l'invention en perspective, dans une utilisation de levé en élévation. Selon la figure 1, l'appareil de l'invention comprend dans un mode de réalisation, un pied tripode A, réglable, muni en sa partie supérieure d'une jupe flottante 2. Cette jupe flottante repose sur un dispositif de trois vérins 3 dont la mise en action alternée ou simultanée aboutit à modifier l'assiette de la face supérieure de la jupe. Au centre de la face supérieure de la jupe est fixé un dispositif d'accrochage de la planche à dessiner B. Dans un mode de réalisation, ce dispositif est formé d'une vis 4 fixe, de gros diamètre, ( par exemple 30 mm). La planche à dessiner formant coffre à accessoires est fixée sur la jupe flottante par l'intermédiaire d'un dispositif d'accrochage. Dans le mode de réalisation cité ci-dessus, la planche à dessiner s'abloque sur la face supérieure de la jupe flottante par vissage. Un taraudage 5 du diamètre de la vis placé au centre de la face inférieure de la planche à dessiner assure cette fonction, I'opération étant favorisée par le couple que l'opérateur peut exercer en vissant la planche du fait des dimensions de celle-ci, ( par exemple 40 cm X 60 cm Dans un mode de réalisation, la planche à dessiner est constituée de portions de tube rectangulaire accolées en sorte qu'elles ménagent des logements pour les accessoires, le matériel de tracage et de report.Un alésage de diamètre 10 mm par exemple, réalisé dans une matière antifriction, assure au centre de la planche à dessiner le logement de l'axe 1 amovible, de diamètre 10 par exemple. Selon la figure 1, L'appareil de l'invention comporte un dispositif C de visée-levéreport destiné à être monté autour de l'axe 1. Un support de restitution 6 ( par exemple une feuille de calque translucide percée en son centre d'un trou de diamètre 12 mm, et maintenue en place par des autocollants ) et une règle 7, portant une échelle de réduction 8 adaptée au type de relevé à réaliser en plan horizontal ( par exemple 1/500 pour des relevés d'intérieur ou 1/200 pour un plan de masse d'un bâtiment sur son terrain ) sont placés préalablement autour de l'axe 1. La règle 7 et le bati 9 du dispositif C sont liés entre eux de façon que l'axe de l'alésage qui dans le bati 9 reçoit l'axe 1 constitue l'origine des graduations de l'échelle de réduction 8 et que le bord de l'échelle de réduction soit solidaire en azimut du système de visée monté sur le bati 9. Dans un mode de réalisation, la règle 7 est munie à l'origine des graduations d'un évidement permettant le passage libre de l'axe I. Elle est munie aussi, en deçà de l'origine des graduations d'un talon présentant un renflement d'une certaine longueur ( par exemple un demi-cylindre de diamètre 6 mm et de longueur 40 mm ) perpendiculairement à l'axe longitudinal de la graduation et à l'axe 1.Lors de la mise en place du dispositif C sur l'axe 1, le renflement sus-mentionné vient se loger dans la base du bati 9 dans un sillon de profil en creux coordonné ( par exemple un demi-cylindre de diamètre 6 et de longueur 40 mm La règle 7 est destinée à positionner dans le plan de la planche à dessiner les points caractéristiques de la disposition de lrenvironnement de l'appareil de l'invention ( par exemple le contour d'une pièce d'habitation ou une partie du plan de masse d'un immeuble ), la méthode de relevé adoptée étant une homothétie dont le centre est l'axe 1 et dont le rapport est fourni par l'échelle 8. Pour réaliser cette homothétie, le dispositif C comporte un système de visée et un système de mesure. Les points caractéristiques de l'environnement de l'appareil peuvent se situer au dessus ou en dessous de l'isohypse décrite par l'axe optique du système de visée dans sa rotation sur l'axe 1 lorsque l'axe optique est réglé horizontalement. En conséquence, le système de visée est monté sur le bati 9 de façon que son axe optique puisse décrire un plan vertical lorsque le bati 9 est immobile en azimut et que l'axe 1 est vertical. Dans un mode de réalisation, le bati 9 est donc conçu de façon à dégager en partie supérieure un logement en forme de U dans lequel le système de visée 10 viendra s'encastrer, la fixation étant assurée par deux demi-axes coaxiaux Il et perpendiculaires à l'axe 1. Dans une version, le système de visée peut prendre la formé d'une lunette de visée terrestre avec un réticule affectant la forme d'une croix très fine dont une branche est verticale lorsque l'axe I est vertical. Dans une autre version, le système de visée peut affecter la forum d'un tube contenant un laser et son système d'alimentation, I'axe du faisceau laser et l'axe I définissant un plan. Dans une autre version encore, on peut superposer par exemple les deux réalisations précédentes en s'assurant que le plan qui contient leurs axes, contient aussi l'axe 1. Le système de mesure doit pouvoir déterminer, avec une précision satisfaisante, la distance de chaque point caractéristique de l'environnement de l'appareil à l'axe I de l'appareil, cette distance étant prise sur l'isohypse et l'axe I étant vertical. S'agissant d'une homothétie, les points caractéristiques sont souvent des sommets d'angles ( par exemple, dans des batiments, des angles formés par des pans de murs ). Le système de mesure doit donc pouvoir fournir la distance d'un point à un autre et non d'une surface à un point. Dans une réalisation, le système de mesure adopté est une mesure linéaire 12 ( par exemple un ruban de fibre de verre ). Pour afficher une valeur satisfaisante, un tel ruban doit être maintenu tendu entre les extrémités de la distance à mesurer, avec une certaine tension ( par exemple 20 N ). Dans une version, une telle tension est établie au défilement du ruban par pincement de celui-ci sur une certaine longueur entre deux plaques maintenues sous la pression d'un ressort de force adaptée. L'ensemble tendeur 13 comporte une plaque inférieure et une plaque supérieure tenues en pince en sorte qu'aucune des deux plaques ne puisse glisser sur l'autre, et que la plaque inférieure soit fixe par rapport au bati 9. L'ensemble tendeur est placé sur le bati, dans le fond du U. Par construction, la plaque supérieure est interrompue au droit du prolongement de l'axe 1.Les plaques s'encastrent l'une dans l'autre, assurant le guidage du ruban. 1a tension appliquée au ruban peut affecter la stabilité en station de l'ensemble A + B + C. Pour remedier à ce risque, il peut être nécessaire de compenser le moment de renversement créé par la force de traction sur le ruban en disposant en retrait du bati 9 un contrepoids 14 de masse adaptée. Pour assurer la mise en station, et notamment la verticalité de l'axe 1, un contrôleur de niveau 15 ( par exemple une fiole sphérique ) est fixé au bati 9. Un dispositif mécanique 16 permet de verrouiller le système de visée dans une position telle que l'axe de ce système décrive une isohypse lorsque l'appareil tourne en azimut sur l'axe 1 réputé vertical. L'appareil décrit ci-dessus est utilisé de la façon suivante lorsqu'il s'agit de construire à l'échelle un profil horizontal ( par exemple le contour d'un local ), L'ensemble A + B + C est mis en station, B se vissant sur A, I'axe 1 étant introduit dans son logement, C venant se placer sur l'axe 1 après interposition entre B et C d'un support de restitution 6 et d'une règle 7, L'ensemble étant réglé à l'aide des vérins 2 en sorte que l'axe 1 soit vertical. Un système de mesure 12 est introduit entre les plaques de l'ensemble tendeur 13. Le système de visée est orienté à l'horizontale sur un point remarquable du profil ( un angle de pièce par exemple ). La distance de ce point remarquable à l'appareil est mesurée par défilement sous tension du ruban 12 et lue au droit de l'axe I c'est à dire à l'interruption de la plaque supérieure de l'ensemble tendeur 13. La mesure lue est reportée le long de la règle 7 sur le support de restitution 6. L'opération se répète pour tous les points remarquables du profil à restituer. Notamment, il est possible de tracer la direction du plan vertical qui contient un point remarquable ( par exemple l'encastrement d'une poutre apparente ) qui n'appartient pas au plan horizontal de relevé, mais qui aura pu être localisé avec le système de visée. Les points remarquables d'un profil étant tous reportés sur le support 6, il est alors possible de les joindre par une ligne continue et constituer ainsi le profil recherché à l'échelle choisie, sur place et peut-être seul, y compris certains points remarquables d'accès direct malaisé qui auront été rappelés dans le plan du dessin. Selon la figure 2, l'appareil de l'invention comprend, dans un mode de réalisation, les composants A, B et C décrits précedemment, mais en outre une poutre 17 et une règle 18 nécessaires à l'utilisation en levé en élévation. La poutre 17 présente au moins deux faces 17a et 17b perpendiculaires. La poutre 17 est placée en avant du bati 9 en sorte que la face 17a soit dans le même plan que la face latérale 10a du système de visée, et en sorte que le dièdre 17a/17b ( formé par 17a et 17b ) et l'axe I soient orthogonaux. Il est donc possible de faire glisser sur le plan contenant 17a et 10a, une règle 18 de longueur aussi grande que possible ( par exemple 59 cm ). Cette règle est conçue de façon à reposer ( telle une jauge de profondeur ) sur la face 17b, la surface de contact 19 étant perpendiculaire à l'axe général de la règle 18. L'utilisation à des fins de détermination de hauteur de l'appareil de l'invention implique que les demi-axes 11 soient sécants avec l'axe 1 et l'axe optique du système de visée, qu'ils soient perpendiculaires à cet axe et que l'articulation du système de visée 10 sur le bati 9 soit munie d'un dispositif de freinage doux et efficace ( tel que deux rondelles élastiques 1 la maintenues sous tension avec des vis llb ). Sur la face 10a, un trait fin 20 passant par le centre de l'axe d'articulation rappelle le plan contenant cet axe et l'axe optique du système de visée. Sur la face 17a, parallèlement au dièdre 17a/17b, une ou plusieurs échelles de réduction sont reproduites, dont l'origine des graduations est le plan perpendiculaire à ce dièdre, qui contient l'axe 1 et les demi-axes 11. Le long de la règle 18 sont portées une ou plusieurs échelles de réduction graduées de part et d'autre d'une origine commune des distances réduites définie de la façon suivante il s'agit de la position prise par le trait 20 sur l'échelle 18 lorsque le système de visée est vérouillé à l'aide du dispositif mécanique 16 et que la règle 18 repose sur la face 17b de la poutre 17. Pour exploiter convenablement l'appareil de l'invention, les graduations placées sur la règle 18 doivent arriver à recouper d'une part le trait 20, ce qui a pour conséquence de limiter matériellement l'angle de visée, et d'autre part recouper à l'autre extrémité les graduations conjuguées placées sur la face 17a. Dans le mode de réalisation décrit dans la figure 2, la poutre 17 est fixée sur le devant du bati 9 au moyen d'un assemblage en queue d'aronde conique qui permet de reproduire à la demande, fidèlement et facilement la disposition souhaitée de la poutre 17 par rapport à l'axe 1, aux demi-axes 11 et à l'axe optique du système de visée. Cette particularité est souhaitable pour éviter que la poutre 17 n'obstrue le champ de vision de l'opérateur lorsqu'une utilisation en relevé horizontal est programmée. L'appareil décrit ci-dessus est utilisé, généralement après une exploitation en projection horizontale conforme à l'utilisation qui a été décrite plus haut, de la façon suivante L'appareil restant en place, la projection horizontale d'un profil vertical étant couché sur le support de restitution 8, on adapte sur le bati, la poutre 17, et on pose sur la face 17b la surface 19 de contact de la règle 18, en sorte que la règle 18 glisse sur les surfaces 17a et 10a. On ajuste dans le réticule de l'oculaire de la lunette de visée, un point remarquable du profil vertical dont on recherche les caractéristiques dimensionnelles. On trace le long du bord de la règle 7, la direction du plan vertical passant par l'axe 1 et contenant ce point remarquable. On lit sur la règle 7 I'élongation X par rapport à l'axe 1 de la projection horizontale de ce point remarquable. On choisit d'utiliser sur la poutre 17 et la règle 18 les échelles ayant même rapport. On déplace la règle 18 en sorte que l'échelle appropriée de la règle 18 s'aligne sur l'élongation X de l'échelle appropriée de la poutre 17. On lit directement sur la graduation appropriée de la règle 18, à l'intersection du trait 20, la hauteurYdu point remarquable par rapport aux demi-axes 11.On reporte cette valeur en bout du trait initialement tracé le long du bord de la règle 7. En procédant de la sorte pour tous les points remarquables du profil vertical, on dispose d'un relevé qui fournit le long de la projection horizontale du profil, pour une exploitation ultérieure, les distances horizontales des points remarquables et qui fournit en bout d'un faisceau de rayons issus de l'axe 1 les distances verticales de ces mêmes points par rapport à une ligne hdrizontale du profil vertical située à la même hauteur que les demi-axes 11. L'appareil objet de l'invention peut ainsi être utilisé pour réaliser avec une grande précision et une plus grande économie de moyens ( absence de mesure de déplacement angulaire, et absence de réglage pour conjuguer l'utilisation des appareils objets des brevet ou demande de brevet mentionnés en tête de la présente description ) tout levé ou constat pour lequel le report sur le lieu du levé, quasi simultané à ce dernier, est un élément appréciable de contrôle du travail réalisé. L'objet de l'invention permet, en outre, de réaliser des comparaisons de direction par rapport à un plan horizontal ( contrôle de niveau ) ou un plan vertical ( contrôle d'aplomb ). Des applications particulièrement interessantes peuvent être menées dans le domaine du levé de bâtiments, de monuments ou de sites archéologiques. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. Par exemple, il peut s'avérer utile, compte tenu de l'importance possible des angles de visée du système de visée optique, d'équiper la lunette, en arrière de l'oculaire, d'un renvoi d'angle 21 amovible. De même, il peut s'avérer interessant de prévoir un dispositif de mise en station de l'appareil qui en permette l'utilisation en l'absence du pied A, par exemple des petits verins de réglage 22, d'appoint, susceptibles de prendre place sous la planche à dessiner. Il est possible aussi de limiter le porte-à-faux du tube contenant le système de visée pour soulager le système de freinage 1 la et 1 lb, et de prevoir un tube-allonge léger qui permette de prolonger le trait 20 le plus loin possible, compte tenu des dimensions de la règle 18. Il est possible aussi de prévoir un dispositif 23 permettant de desserrer l'étreinte des plaques qui assurent la tension de défilement du ruban lorsqu'on désire rappeler le ruban en arrière par exemple. Un tel dispositif peut être constitué d'un levier rigidement fixé à la plaque supérieure et utilisant comme point d'appui un axe permettant de lier les plaques entre elles tout en assurant leur rotation, l'une par rapport à l'autre. Il est possible encore de disposer, parmi les accessoires, d'un dispositif constitué d'une diode et de son système d'alimentation permettant un usage intermittent pour obtenir un moyen quasi ponctuel et léger de signalisation d'un point remarquable situé sous la limite inférieure de netteté d'un système de visée optique ou dans un lieu mal éclairé. Un tel système 24, pesant quelques dizaines de grammes pour une utilisation intermittente de plusieurs heures, pourrait être monté, par aimantation par exemple, sur l'extrémité d'un ruban métallique de mesure de poche équipé d'un dispositif de blocage du ruban à un étirement donné. En ce qui concerne son exploitation, L'appareil de l'invention peut être aussi utilisé à l'inverse de sa fonction première, pour réaliser du tracage par homothétie de rapport supérieur à 1, en disposant en lieu et place du support de restitution 8 un plan tracé à une échelle réduite ( par exemple les plans d'éxécution d'un gabarit, le plan d'implantation d'un espace paysagé, le plan de situation d'une construction sur un terrain . . . ), en mesurant l'élongation d'un point remarquable sur le plan1 puis en reportant cette élongation sur le terrain, dans la direction du point remarquable fournie par le système de visée, au rapport d'homothétie adopté. REVENDICATIONS 1) Appareil de -levé topographique du type comprenant un pied réglable A sur lequel peut s'adapter une planche à dessiner B susceptible de recevoir en son centre un axe 1, dont la verticalité est obtenue par action sur la jupe flottante du pied A, lequel axe 1 guide un dispositif C de relevé homothétique comportant un système de visée, un double système de mesure ( distance horizontale à un centre d'homothétie, et distance verticale réduite, dans une homothétie de même centre et de rapport adéquat ) et un système de report, caractérisé en ce que le dispositif C comprend simultanément un moyen de réalisation de relevé homothétique en plan horizontal et un moyen de réalisation de relevé homothétique en plan vertical. 2) Appareil selon revendication 1 caractérisé en ce sens qu'il permet l'exploi- tation simple d'un relevé horizontal pour assurer un relevé vertical sans qu'il soit nécessaire d'assurer des réglages d'alignement d'axe optique du système de visée du moyen de relevé vertical avec la règle de report d'un moyen distinct de relevé horizontal. 3) Appareil selon revendication 1 et 2 caractérisé en ce sens qu'il est équipé d'une règle 7 de report à une échelle 8, amovible, à centrage automatique sur l'axe 1 et sur l'axe du système de visée, sans nécessité de réglage. 4) Appareil selon revendication 1, caractérisé en ce sens qu'il est équipé d'un ruban de mesure linéaire 12 dont la tension, constante en valeur et adaptée à la mesure de longueur dans de bonnes conditions de précision, est assurée automatiquement au défilement par pincement entre les deux plaques de guidage d'un ensemble tendeur 13.