Brevet FR2594556A1 — publié le 19870821

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DETERMINATION DE LA POSITION D'UN OBJET La présente invention se rapporte aun procédé et à un dispositif pour la détermination exacte de la position d'un objet au moyen d'un détecteur de position qui est placé derrière une optique de reproduction, une installation d'éclairage associée au détecteur de position éclairant l'objet à déterminer et le rayon lumineux étant réfléchi vers le detecteur de position par un système de réflecteurs installé sur l'objet. Une détermination exacte de la position d'un objet en repos ou en mouvement est actuellement nécessaire dans de nombreux domaines. Un tel procédé de mesure peut reposer sur la mesure de la vitesse de propagation d'ondes radars, d'ondes ultrasonores ou d'ondes lumineuses. Les dispositifs radars reposent sur la mesure de la vitesse et du temps de propagation de micro-ondes pour la détermination de la distance ainsi que sur l'emploi de l'effet Doppler pour le calcul de la vitesse. Le principe du radar est toutefois limité lorsqu'il s'agit de déterminer la cinématique d'un objet de petite dimension ou d'un point donné sur un objet de grande dimension. Les procédés de mesure à ultrasons qui fonctionnent sur le même principe que les ondes radars, présentent l'inconvénient que le résultat des mesures dépend des déplacements du milieu ambiant, par exemple de l'air, et est souvent affecté par une mauvaise réflexion locale. Le procédé le mieux adapté à la détermination exacte de la position d'un objet est un procédé de mesure qui utilise la bande optique d'ondes électromagnétiques. La production de lumière est assurée en pareil cas au moyen d'un laser dont la lumière est suffisamment intensive et monochromatique pour atteindre le but escompté. Ainsi, par exemple, au moyen d'un rayon laser et d'un détecteur de position placé derrière une optique de reproduction, il est possible de mesurer très exactement unidimensionnellement ou bidimensionnellement la position d'une source lumineuse ponctuelle ou étendue. Si l'on veut déterminer presque simultanément la position exacte de plusieurs points lumineux, il convient d'utiliser le procédé de multiplexage dans le temps dans lequel chaque point est éclairé individuellement à un instant exactement connu ou également le procédé de multiplexage en fréquence dans lequel la luminosité de chaque source individuelle est modulée à une fréquence déterminée connue et le signal de mesure du détecteur de position est interprété dans un procédé de démultiplexage approprié. Un tel procédé présente, toutefois, encore l'inconvénient qu'il doit comporter un raccordement, c' est- & dire un câble entre le détecteur de position et la source lumineuse, pour pouvoir transmettre l'information en code temps ou en code fréquence. Par ailleurs, les points lumineux et l'électronique correspondante nécessitent leur propre alimentation en courant. Pour la détermination simultanée de la position de deux points lumineux sur un objet, on connaît, en outre, un procédé dans lequel on utilise en même temps deux systèmes respectivement constitués par une source lumineuse et un détecteur de position qui fonctionnent avec différentes couleurs du spectre, auquel cas on désigne ici en tant que couleurs du spectre une bande spectrale du domaine optique allant de UV à IRT. Ce procédé présente encore l'inconvénient qu'il nécessite un nombre double d'appareils et que les deux systèmes doivent être calibrés l'un par rapport à 1' autre. Pour supprimer l'inconvénient d'une alimentation en courant des points lumineux placés sur l'objet à déterminer, on a déjà proposé de raccorder un détecteur de position à une installation d'éclairage et de remplacer le point lumineux de l'objet par un réflecteur approprié. Avec ce procédé connu, on ne peut toutefois détecter qu'un point avec chacun des dispositifs constitués par l'ensemble source lumineusedétecteur de position-réflecteur. L'objet de la présente invention est par conséquent de mettre au point un procédé et un dispositif permettant de détecter rapidement et sûrement une multitude de points d'un objet donné. Le procédé selon l'invention -est caractérisé par le fait que l'installation d'éclairage émet une multitude de rayons lumineux de codage différent et que chaque rayon lumineux codé est réfléchi vers le détecteur de position par un réflecteur correspondant placé sur l'objet. Le codage s'effectue avantageusement en utilisant des rayons lumineux de différentes couleurs du spectre, les réflecteurs étant dotés de filtres spectraux différents de manière que chaque réflecteur ne réfléchisse qu'un rayon lumineux d'une couleur spectrale définie. Dans un autre mode de réalisation préféré, le codage peut s'effectuer en utilisant des rayons lumineux de même couleur spectrale, mais de différents sens de polarisation du rayon lumineux émis. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par le fait que l'installation d'éclairage émet une multitude de rayons lumineux de codage différent et que le système de réflecteurs comporte un nombre de réflecteurs correspondant au nombre des sources lumineuses et dont chacun ne réfléchit qu'un rayon lumineux d'un codage déterminé. Les sources lumineuses peuvent être constituées en pareil cas par des diodes laser de différentes couleurs du spectre, un filtre spectral étant associé à chaque réflecteur; des polariseurs peuvent également être associés aux sources lumineuses. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé. Sur la figure, la référence 1 désigne un détecteur de position servant de capteur et devant lequel est placée une optique de reproduction appropriée 2. La référence 4 désigne deux réflecteurs parmi une multitude de réflecteurs qui sont installés sur l'objet à déterminer. Au détecteur de position 1 est en plus associée une multitude de sources lumineuses 3 dont deux sont représentées sur la figure. Ces sources lumineuses peuvent être, par exemple, des diodes laser dont chacune éclaire dans une autre couleur du spectre. A la place du codage en couleur spectrale, le codage peut également s'effectuer au moyen du sens de polarisation de la lumière émise, par exemple de façon usuelle avec des plaquettes 2 /4 ou des feuilles de polarisation. Le nombre des réflecteurs 4 correspond au nombre des sources lumineuses 3, chaque réflecteur, dans le cas de sources lumineuses de différentes couleurs du spectre, étant doté d'un fltre spectral approprié, par exemple d'un filtre d'interférence, de manière que chaque réflecteur 4 ne réfléchisse qu'une couleur spectrale définie. On obtient ainsi un codage couleur univoque pour chaque réflecteur individuel. La lumière émise par la source lumineuse 3 est réfléchie par le réflecteur 4 et est détectée par l'optique de reproduction 2 en un endroit déterminé, défini par les coordonnées x et y, du détecteur de position 1. Les différents points de mesure, définis par les réflecteurs 4, de l'objet, sont donc absolument passifs, c'est-à-dire qu'aucun raccordement ni aucune alimentation en courant ne sont nécessaires pour ces Points. Le traitement ultérieur des signaux captés par le détecteur de position 1 s'effectue ici dans un circuit d'interprétation classique en utilisant le procédé de multiplexage dans le temps ou de multiplexage en fréquence mentionné ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination de la position d'un objet au moyen d'un détecteur de position qui est placé derrière une optique de reproduction, une installation d'éclairage associée au détecteur de position éclairant l'objet & déterminer et le rayon lumineux étant réfléchi vers le détecteur de position par un système de réflecteurs installé sur l'objet, caractérisé par le fait que l'installation d'éclairage (3) émet une multitude de rayons lumineux de codage différent et que chaque rayon lumineux codé est réfléchi vers le détecteur de position (1) par un réflecteur correspondant (4) placé sur l'objet. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le codage s'effectue en utilisant des rayons lumineux de différentes couleurs spectrales et que les réflecteurs (4) sont munis de différents filtres spectraux de manière que chaque réflecteur ne réfléchisse qu'un rayon lumineux d'une couleur spectrale déterminée. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le codage s'effectue en utilisant des rayons lumineux de même couleur spectrale, mais de différents sens de polarisation de la lumière émise. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes 1 à 3, comprenant une installation d'éclairage, un détecteur de position avec optique de reproduction y associée et un système de réflecteurs sur l'objet à déterminer, caractérisé par le fait que l'installation d'éclairage (3) émet une multitude de rayons lumineux de codage différent et que le système de réflecteurs comporte un nombre de réflecteurs (4) correspondant au nombre des rayons lumineux et dont chacun ne réfléchit qu'un rayon lumineux d'un codage déterminé. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les sources lumineuses (3) sont constituées par des diodes laser de couleurs spectrales différentes et qu'un filtre spectral est associé à chaque réflecteur (4). 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'un polariseur individuel est associé aux sources lumineuses (3) et aux réflecteurs (4).