Brevet FR2618893A1 — publié le 19890203

Perfectionnements apportés aux pareils de reconnaissance de forme et/ou de détection de position d'un obiet dans l'esDace. La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux appareils de reconnaissance de la forme et/ou de détection de la position d'un objet dans l'espace, à distance et sans contact. Un appareil de mesure stéréométrique connu est représenté schématiquement à la figure 1. Cet appareil, désigné dans son ensemble par la référence numérique 1, comporte de façon essentielle r d'une part, une partie 2 émettrice de lumière cohérente incluant une source laser de lumière cohérente 3, un modulateur de lumière cohérente 4, des moyens mobiles 5 pour déplacer le faisceau de lumière modulée 6 sur la surface de l'objet 7 à étudier et des moyens 8 de mesure du déplacement desdits moyens mobiles, d'autre part une partie réceptrice 9 apte à detecter la lumière 10 réfléchie par la surface de l'objet 7 ainsi éclairé et, d'autre part enfin, des moyens il de traitement des informations lumineuses émises et reçues et des informations de mesure de déplacement pour fournir des données relatives notamment à la distance de l'objet 7 par rapport à l'appareil 1 et/ou à la forme de l'objet 7. Un appareil de mesure stéréométrique du type précité permet (voir fig 2) la mesure du site ssp et de l'azimuth et et l'azimuth ac du faisceau lumineux incident, données à partir desquelles, connaissant la longueur de la base B de mesure (distance séparant l'émetteur du récepteur), il est possible de calculer les coordonnées de chaque point de mesure de l'objet 7 et donc d'en déduire les informations souhaitées quant à la position dans l'espace de l'objet 7 par rapport a' l'appareil 1 et/ou la forme de l'objet 7. En pratique, il n'est besoin que de connaitre trois des quatre paramètres ci-dessus. Par exemple l'angle ac peut être mesuré dans la partie réceptrice, par exemple à l'aide d'un photodétecteur centroide donnant des signaux électriques proportionnels à la position de la tache lumineuse dans le plan image ; dans ce cas, dans la partie émettrice seuls les angles p et sont à évaluer pour chaque point de mesure à l'aide des susdits moyens de mesure 8. Ou bien, les angles c et ssc sont mesurés dans la partie réceptrice, comme indiqué précédemment et, dans la partie émettrice, seul l'angle ap est à mesurer à l'aide des moyens de mesure 8. L'invention a essentiellement pour but de fournir des moyens perfectionnés permettant de mesurer l'angle de site p et/ou l'angle d'azimuth p du faisceau lumineux émis en direction de l'objet 7 avec la précision la plus élevée possible compte tenu des possibilités offertes par la technologie actuelle, tout en restant dans le cadre de la réalisation d'un appareil compact, simple et si possible peu coûteux. A ces fins, l'appareil conforme à l'invention se caractérise essentiellement en ce que les moyens de mesure de l'angle de site ou de l'angle d'azimuth du faisceau lumineux comprennent un miroir à deux faces réfléchissantes monté à pivotement autour d'un axe de rotation ayant une direction prédéterminée et apte à pivoter autour de cet axe sous la commande de moyens de commande, une première face de ce miroir recevant le faisceau principal de lumière cohérente modulée et le réfléchissant en direction de l'objet et l'autre face de ce miroir recevant un faisceau lumineux secondaire et le réfléchissant sur un détecteur opto-électronique agencé pour fournir au moins un signal électrique contenant les informations de position angulaire en azimuth ou en site du faisceau de lumière, et donc du point de mesure situé sur la surface, et de vitesse de balayage. Avantageusement, un appareil conforme à l'inven tion agencé pour mesurer l'angle de site et d'azimuth du faisceau lumineux émis par la partie émettrice se caractérise en ce que les moyens de mesure comprennent - un premier miroir à deux faces réfléchissantes monté à pivotement autour d'un axe de rotation ayant une direction prédéterminée et apte à pivoter autour de ce premier axe sous la commande de premiers moyens de commande, une première face de ce miroir recevant et réfléchissant le faisceau principal de lumière cohérente modulée et l'autre face de ce miroir recevant un premier faisceau lumineux secondaire et le réfléchissant sur un premier détecteur opto-électronique agencé pour fournir au moins un signal électrique contenant les informations de position angulaire en azimuth du faisceau lumineux et de vitesse de balayage en azimuth, - et un second miroir à deux faces réfléchissantes monté à pivotement autour d'un second axe de-rotation ayant une direction prédéterminée sensiblement perpendiculaire à la susdite direction prédéterminée du premier axe de rotation du premier miroir et apte à pivoter autour-de ce second axe sous la commande de seconds moyens de commande, une première face de ce miroir recevant le faisceau principal de lumière cohérente modulée réfléchie par le susdit premier miroir et le réfléchissant en vers l'objet et l'autre face de ce miroir recevant un second faisceau lumineux secondaire et le réfléchissant sur un second détecteur électro-optique. Dans un souci de simplification de la structure de l'appareil, le ou les faisceaux lumineux secondaires sont des faisceaux de lumière cohérente dérivés du faisceau principal de lumière cohérente De préférence, le ou les détecteurs optoélectroniques comprennent au moins une rangée de photorécepteurs fournissant un ensemble de signaux électriques représentatifs de la rotation du miroir correspondant autour de son axe de rotation. Pour accroitre la précision de l'appareil, on envisage dans ce cas la possibilité de lui faire comporter des moyens de calcul pour déterminer par interpolation des valeurs d'expositions angulaires en azimuth ou en site entre deux positions détectées par deux photorécepteurs consécutifs. De façon souhaitable, les moyens de commande en rotation des miroirs sont des galvanomètres. Grâce aux dispositions prévues conformément à l'invention, il est possible de réaliser un appareil compact, sûr et précis permettant de mesurer les valeurs des deux angles de site et/ou d'azimuth du faisceau de lumière cohérente, et donc d'en déduire les coordonnées spatiales du point de la surface de l'objet éclairé par le faisceau. En outre, le système procure une répétabilité excellente de la figure de balayage et pour chaque ligne de balayage il autorise un recalage de position initiale et de vitesse des moyens de balayage. A titre d'exemple, avec une base de l'ordre de 25 cm, il est possible de déterminer la distance d'un point d'un objet éloigné d'environ 25 à 50 cm de l'appareil 1 avec une précision de 0,5 mm. L'invention sera mieux comprise à la'lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation préféré donné uniquement à titre d'exemple non limitatif, description dans laquelle on se réfère à la fig. 3 des dessins ci-annexés qui représente, de façon schématique, un émetteur de lumière cohérente agencé conformément à l'invention et destiné à équiper un appareil tel que celui de la fig. 1, cet émetteur étant à titre d'exemple agencé pour une mesure des angles de site et d'azimuth du faisceau lumineux émis. Sur la fig. 3 (sur laquelle les éléments identiques à ceux de la fig. 1 sont désignés à l'aide des mêmes références numériques), la source laser 3 émet un faisceau de lumière cohérente 12 qui, après avoir traversé un élément optique à réflexion partielle ou fenêtre 13, parvient dans le modulateur 4.Le faisceau principal de lumière cohérente modulée 14 fourni par celui-ci traverse un autre élément optique à réflexion partielle ou fenêtre 15, et, après diverses réflexions sur des miroirs 16, 17, 18 et la traversée d'une lentille de focalisation 19, parvient sur la première face d'un miroir à double face 20 ; il subit là une réflexion le renvoyant sur la première face d'un autre miroir à double face 21 sur laquelle il subit une dernière réflexion et le faisceau principal 6 ainsi réfléchi est le faisceau de sortie de la partie émettrice qui est dirigé sur l'objet 7. Les miroirs à double face 20 et 21 sont des miroirs qui sont montés pivotants sur des axes mutuellement orthogonaux respectivement z et y et qui sont entrainés en pivotement autour de ces axes par des galvanomètres 22 et 23 respectivement. Les commandes de position des miroirs 20 et 21 permettent de régler le- faisceau modulé 6 respectivement en azimuth et en site, et donc d'effectuer un balayage de la surface de l'objet 7 par le faisceau 6. Le faisceau secondaire 24 de lumière cohérente réfléchi par la fenêtre 13 est dirigé, par des lentilles 25a et 25k et un miroir 26, sur la seconde face du second miroir à double face 21 où elle est réfléchie sur un dispositif détecteur opto-électronique 27 sous forme d'une barrette, par exemple du type comportant une juxtaposition de récepteurs opto-électroniques reliés à un circuit électronique de traitement des signaux (non représenté) permettant de détecter celui des récepteurs qui est excité par le faisceau et donc de connaitre la position angulaire du miroir 27. Les moyens de calcul permettant en outre la détermination des vitesses de balayage en azimuth et en site et ils sont également agencés pour déterminer par interpolation des valeurs de positions angulaires en azimuth et en site entre deux positions détectées par deux photorécepteurs consécutifs, ce qui permet d'accroitre la précision de l'appareil. De la même manière, le faisceau secondaire 28 de lumière cohérente réfléchi par la fenêtre 15 est dirigé sur la seconde face du miroir à double face 20 qui le réfléchit sur un détecteur opto-électronique 29 constitué par une photodiode fournissant un signal électrique représentatif de la position angulaire du miroir 20. Un choix approprié des récepteurs optoélectroniques 27 et 29 permet d'obtenir une précision aussi élevée que souhaitée sur la détermination des positions angulaires des miroirs 21 et 20, respectivement, et donc sur la détermination des coordonnées spatiales du point de l'objet 7 éclairé par le faisceau 6. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Appareil (1) de reconnaissance de forme et/ou de détection de position d'un objet, à distance et sans contact, comprenant : d'une part, une partie émettrice de lumière cohérente (2) incluant une source laser de lumière cohérente (3), un modulateur de lumière cohérente (4), des moyens mobiles (5) pour déplacer le faisceau de lumière modulée (6) sur la surface de l'objet (7) et des moyens (8) de mesure de l'angle de site et/ou de l'angle d'azimuth du faisceau de lumière d'autre part, une partie réceptrice (9) apte à détecter la lumière (10) réfléchie par la surface de l'objet ainsi éclairée ; et, d'autre part enfin, des moyens (11) de traitement des informations lumineuses émises et reçues et des informations de mesure des angles de site et/ou d'azimuth pour fournir des données relatives notamment à la distance de l'objet par rapport à l'appareil et/ou à la forme de l'objet caractérisé en ce que les moyens (8) de mesure de l'angle de site ou de l'angle d'azimuth du faisceau lumineux comprennent un miroir (20, 21) à deux faces réfléchissantes monté à pivotement autour d'un axe de rotation (z, y) ayant une direction prédéterminée et apte à pivoter autour de cet axe sous la commande de moyens de commande (22, 23), une première face de ce miroir recevant le faisceau principal de lumière cohérente modulée (14) et le réfléchissant en direction de l'objet (7) et l'autre face de ce miroir recevant un faisceau lumineux secondaire (28, 24) et le réfléchissant sur un détecteur opto-électronique (29, 27)-agencé pour fournir au moins un signal électrique contenant les informations de position angulaire en azimuth ( p) ou en site (bop) du faisceau de lumière, et donc du point de mesure situé sur la surface, et de vitesse de balayage. 2. Appareil selon la revendication 1, agencé pour mesurer l'angle de site et l'angle d'azimuth du faisceau lumineux émis par la partie émettrice, caractérisé en ce que les moyens (8) de mesure comprennent - un premier miroir (20) à deux faces réfléchissantes monté à pivotement autour d'un axe de rotation (z) ayant une direction prédéterminée et apte à pivoter autour de ce premier axe sous la commande de premiers moyens de commande (22), une première face de ce miroir recevant et réfléchissant le faisceau principal de lumière cohérente modulée (14) et l'autre face de ce miroir recevant un premier faisceau lumineux secondaire (28) et le réfléchissant sur un premier détecteur optoélectronique (29) agencé pour fournir au moins un signal électrique contenant les informations de position angulaire en azimuth (p) du faisceau lumineux et de vitesse de balayage en azimuth, - et un second miroir (21) à deux faces réfléchissantes monté à pivotement autour d'un second axe de rotation (y) ayant une direction prédéterminée sensiblement perpendiculaire à la susdite direction prédéterminée du premier axe de rotation (z) du premier miroir et apte à pivoter autour de ce second axe sous la commande de seconds moyens de commande (23), une première face de ce miroir recevant le faisceau principal de lumière cohérente modulée (14) réfléchie par le susdit premier miroir et le réfléchissant (en 6) vers l'objet (7) et l'autre face de ce miroir recevant un second faisceau lumineux secondaire (24) et le réfléchissant sur un second détecteur électro-optique (27) agencé pour fournir au moins un signal électrique contenant les informations de position angulaire en site (ssp) du faisceau lumineux et de vitesse de balayage en site. 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le ou les faisceaux lumineux secondaires (28, 24) sont des faisceaux de lumière cohérente dérivés du faisceau principal de lumière cohérente. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ou les détecteurs opto-électroniques (29, 27) comprennent au moins une rangée de photo-récepteurs fournissant un ensemble de signaux électriques représentatifs de la rotation du miroir correspondant autour de son axe de rotation. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de calcul pour déterminer par interpolation des valeurs d'expositions angulaires en azimuth ou en site entre deux positions détectées par deux photorécepteurs consécutifs. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens (22, 23) de commande en rotation des miroirs (20, 21) sont des galvanomètres.