Brevet FR2608271A1 — publié le 19880617

NETHODE DE MARQUAGE ET DE MESURE SUR SITE DESTINEE A LA PHOTOGRAMMETRIE ET OUTILS CORRESPONDANTS La photogrammétrie permet d'effectuer le calcul des coordonnées dans l'espace de tout point visible sur une paire de clichés. Cette méthode est utilisée de longue date en cartographie; elle est employée maintenant pour le relevé d'installations industrielles et autres applications dites "photogrammétrie de proximité" (close range photogrammetry). Si lton connaît la position et l'orientation dans l'espace des appareils photographiques, ainsi que leur caractéristiques, et cela pour chacune des vues, on sait par triangulation calculer les coordonnées d'un point A visible sur les deux clichés. Ce point A est a l'intersection de deux droites de l'espace dont les paramètres directeurs sont définis a partir des coordonnées (al, bl) et (a2, b2) du point A sur les clichés 1 et 2,; et de la position et de l'orientation connues des cameras, et de leur distance focale. En photogrammétrie de proximité, la détermination des positions des caméras par des moyens conventionnels de géomètre ntest pas aisée. Elle est souvent impossible du faire des contraintes d'environnement (milieux dangereux, encombrés, difficiles d'accès,...). Aussi, la première phase du travail consiste-t-elle donc à "initialiser" les clichés, c'est à dire à déterminer la position et l'orientation exactes des caméras dans l'espace a partir des clichés eux mêmes. Cette "initialisation" est faite par des calculs de triangulation en identifiant sur les clichés un certain nombre de points dits "géodésiques" dont on connait ou dont on a mesuré sur site les positions relatives directement, indépendamment. Ces calculs d"'initialisation" seront d'autant facilités et précis qu'un grand nombre de points "géodésiques" seront connus (ou leurs positions relatives), et visibles sur chaque paire de clichés. L'opération de "marquage" consiste à installer sur site ces points de repère, et de mesurer leurs positions relatives. Bans la pratique des cibles sont placées sur des supports ou collés sur des parois ou sur les éléments sur lesquels porteront les mesures. La présente invention concerne une méthode de marquage sur site, précise, et rapide à mettre en oeuvre; ainsi que les dispositifs correspondants. Le but est de réduire à un minimum les temps d'intervention sur site en y installant un maximum de cibles et en mesurant leur position malgré les astreintes d'environnement; ainsi que de faciliter ultérieurement l'identification des cibles sur les clichés. La méthode de marquage comporte une phase d'installation de cibles, qui est caractérisée en ce que: a) les cibles optiques utilisées sont des sphères. Sur les clichés elles apparaissent comme des cercles dont il est aisé de viser le centre. Sur un couple de clichés, une sphère est représentée par deux cercles: les droites passant par ces centres et les centres optiques des caméras se coupent nécessairement au centre réel de la sphère. On matérialise dans ce cas un point "virtuel" (non perçu visuellement). b) des références verticales sont assurées par des "lignes a billes" faites d'un fil à plomb portant régulièrement entretoisées ces cibles sphériques. c) des plans horizontaux sont matérialisés en mettant à niveau ces billes de visée placées en chapelet sur les fils a plomb. Les dispositifs de mesure rapide des positions des cibles sur site est caractérisée en ce que 1) la "nivelle" permettant de mesurer et/ou d'ajuster en hauteur la position des billes définit une hauteur fixe déterminée par rapport à un déversoir. 2) la distance horizontale des fils à plomb l'un à l'autre, est mesurée par un; règle è fourches pourvues d'un capteur optique. La mesure s'effectue sans qu'il y ait contact avec les fils à plomb. La méthode et les dispositifs de marquage et de mesure sont décrits ci-après l'aide de schémas. La méthode de marquage consiste placer une série de références verticales et horizontales de façon a matérialiser un quadrillage tridimensionnel indépendant pour encadrer l'installation concernée (figure 1). Les lignes è billes (figure 2) sont constituées de sphères 901, de diamètre identique, montées coulissantes sur un fil 902 a plomb 903. L'écartement de ces billes est assuré par des entretoises tubulaires 904 de longueur constante. Pour faciliter le positionnement des billes en regard d'un niveau horizontal de référence, l'une des réalisations consiste à déplacer le plomb 903 sur le fil par pression sur son doigt coinceur 905. En maintenant l'extrémité inférieure du fil, on fait coulisser le plomb 903 sur lequel repose l'empilement de billes et d'entretoises 904 (réglage à 10 millimètres près). Un écrou 906, vissé sur une tige filetée 907 solidaire du poigs 903, permet un réglage exact au dixième de millimètre près, du positionnement des billes, en jouant sur le vissage. La mise à niveau "sans contact" des lignes (figure 3) est effectuée à l'aide d'un niveau à eau dont l'une des fioles comporte un trop-plein. La fiole 910 a un trop-plein 911 qui sert de niveau de référence fixe, ceci permet de pallier les difficultés de manoeuvre sur site. Elle est placée sur un trépied fixe 912. La fiole mobile 913 est munie d'un clapet 915 de fermeture pour éviter la perte d'eau en cours de manoeuvre. Le clapet 915 est ouvert lorsqu'elle est présentée sur une ligne à régler: le niveau étant établi, un doigt fin 914, solidaire d'une entretoise de la ligne, est amené au contact de- la surface de tu'eau par réglage de la position du poids 903 sur le fil, et de la position de l'écrou 906 (nota: au lieu d'un doigt 914, on peut également utiliser un capteur de proximité). La mesure précise des distances horizontale entre les lignes nécessite également un dispositif sans contact, sous peine de faire osciller les fils à plomb. Cet appareillage (figure 4) utilise un dispositif de mesure traditionnel comportant une règle rigide 920, de longueur connue (éventuellement télescopique) pourvue d'embouts de mesure sans contact en forme de fourche 921. Ces embouts de mesure portent des capteurs optiques capables de lire avec précision la position du fil a plomb selon une perpendiculaire à la règle; alors que le fil 902 est situé à une dizaine de millimètres de distance de la règle. Selon un exemple de réalisation, le capteur prélève une série de raies de lumière, parallèles, normales à la règle, dans un plan horizontal. Ce prélèvement est réalisé par un multi-collimateur: qui comporte une série de trous calibrés (ou de fentes) parallèles. Les raies lumineuses passant dans ces trous sont reçues sur un dispositif opto-électronique (diodes, barrettes CCD à couplage de charge ou autres) situés derrière ces trous. Chaque embout de mesure est placé en regard de l'un des deux fils dont on veut mesurer la distance. Les raies de lumière sont interceptées par chacun des embouts, et les capteurs calculent alors instantanément la position du fil par rapport à chacun des embouts de mesure et donc la distance qui les sépare. Sur la figure 4 chaque fourche porte sur un côté une barette CCD 922 derrière un multi-collimateur 923. Ce multi-collimateur est une plaque de quelques millimètre d'épaisseur percées d'une série dé trous fins (ou de fentes fines), parallèles, l'espacement des trous est lié à la précision recherchée (jusqu'au 1/10 de millimètre). Le côté opposé porte une source lumineuse diffuse 924. Le fil à plomb occulte un certain nombre de ces raies lumineuses. La barrette CCD permet de calculer la position,de ces points occultés par rapport à l'origine de la fourche de mesure. Un microprocesseur reçoit les indications > des deux têtes de lecture 921, ainsi que celle du télescomètre (règle de longueur variable, connue) 920. En présentant deux lignes dans les fourches d'extrémité, leur distance est calculée instantanément par le déclenchement simultané 925 des trois lectures. Un niveau à bulle 926 facilite la présentation de la règle à l'horizontale. Dans un autre mode de réalisation, deux détecteurs de proximité 927 sont montés en bouts de la règle de mesure 920. Ils mesurent les distances dans l'alignement de la règle. On mesure la distance séparant deux billes 901 de fils à plomb différents. Un clinomètre porté par la règle indique l'inclinaison précise de la règle au moment de la mesure, d'où se calcule simplement la distance séparant les fils à billes verticaux. Le schéma 5 représente un détecteur 927 comprenant deux transducteurs à ultrasons 928 et leur module de commande 929, permettant une résolution de 1 dixième de mm. pour une distance libre de travail de l'ordre de 20mm. REVENDICATIONS: Revendication 1: Méthode de marquage et de mesure sur site destinée au relevé dimensionnel d'installations par photogrammétrie, et dispositifs de mise en oeuvre, où la méthode de marquage et de mesure est caractérisée par l'emploi de cibles de visée, alignées régulièrement en chapelet, de façon à constituer un quadrillage tridimensionnel autour de l'installation traitée. Revendication 2: Méthode de marquage et de mesure selon la revendication 1, caractérisée en ce que les cibles sont constituées par des sphères, dont on détermine la position du centre dans l'espace en pointant le centre des cercles représentant ces sphères (billes) sur un couple de clichés. Revendication 3: Méthode de marquage et de mesure selon les revendication 1 et 2 caractérisée en ce que des plans horizontaux sont matérialisés dans l'espace par le reglage du niveau des billes, qui sont portées par les fils à plomb définissant les références verticales, et où les positions relatives des fils à plomb entre eux sont relevés sur site par triangulation dans un plan horizontal. Revendication 4: Dispositif de marquage destiné à l'application de la méthode définie dans la revendication 2, caractérisé en ce que des billes 901 sont montées sur un fil plQmb, régulièrement espacées par des entretoises 904, et où cet empilement coulisse sur le fil 902 et repose sur le plomb 903. Revendication 5: Dispositif de marquage destiné à l'application de la méthode définie dans les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le fil a plomb 903 possède un dispositif de réglage de la hauteur du chapelet de billes. Ce plomb possède un doigt de serrage 905 permettant de le faire coulisser sur le fil 902, et un écrou 906 supportant ltempilement billes-entretoises qui permet un réglage précis sur un filetage 907. Revendication 6: Dispositif de mesure destiné à l'application des méthodes selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le niveau à eau utilisé possède une fiole de référence 910, maintenue fixe, qui est munie d'un trop-plein 911 qui permet de conserver, quelques soient les difficultés de mise en oeuvre sur site, un plan horizontal constant et repéré. I1 est caractérisé également en ce que le niveau des lignes est réglé sans contact, par effleurement d'une tige 914 solidaire d'une entretoise sur la surface de liquide dans la flasque mobile 913, ou par utilisation d'un détecteur de proximité en place de la tige 914. Revendication 7: Dispositif de mesure destiné à l'application des méthodes de marquage et de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que: a) la distance des fils entre eux et/ou par rapport a un repère vertical fixe, s'effectue sans contact physique, b) le dispositif comporte une règle 920 de longueur connue, munie à ses extrémités d'embouts de mesure en forme de fourche 921, pour une lecture optique simultanée de la position des fils à plomb dans ces fourches, c) les embouts de mesure possède un multi-collimateur 923 qui prélève une série de raies de lumière parallèles, qui sont reçues par des capteurs diodes ou opto-électroniques 922 situés à l'arrière de ce collimateur. Revendication 8: Dispositif de mesure destiné à l'application des méthodes de marquage et de mesure selon la revendication 3, caractérisé en ce que: a) la distance des fils entre eux et/ou par rapport à un repère vertical fixe, s'effectue sans contact physique, b) une paire de transmetteur/récepteur à ultrasons 928, fixée à chaque extrémité de la règle, mesure la distance séparant deux billes 901 portées par ces fils. Un clinomètre porté par la règle intègre la valeur de son l'inclinaison au calcul instantanné de la distance horizontale entre les deux fils.