Brevet FR2617957A1 — publié le 19890113

L'invention est relative aux moyens mécaniques et électroniques disposés de façon originale sur un instrument de mesure, en forme de V, destiné aux forestiers pour connaître les diamètres des troncs d'arbres et fournir une valeur numé- rique de la mesure apte à être mémorisée par des techniques de la micro-informatique. La connaissance du diamètre des arbres est essentielle pour calculer non seulement le volume commercialisé des grumes, mais, le plus souvent, le volume des arbres sur pied à des fins de préparation de vente, d'estimations de valeur, de gestion, de contrôle de production etc... Dans ce cas, la rapidité des saisies est un facteur important d'appréciation de l'instrument utilisé. Communement, les diamètres sont mesurés à 1 m 30 du sol avec un pied à coulisse, dit Compas forestier, et les valeurs sont inscrites sur un calepin, puis retranscrites sur des feuilles de calcul ou saisies avec le clavier d'une calculatrice. L'instrument en forme de V est peu utilisé par les forestiers car l'appréciation des points de contact des bras sur le tronc n'est pas nette et la lecture des graduations est d'autant plus difficile que ces graduations ne donnent le diamètre que grâce à un artifice de construction. L'invention se propose d'équiper ce type d'instrument d'un dispositif de mesure conservant les qualités de maniabilité et de légèreté propres à la forme d'exécution en V permettant des mesures de diamètres aussi bien à I m 30 du sol qu'à plusieurs mètres de hauteur, et ceci avec un bon niveau de précision. L'ensemble de mesures concerné par l'invention se présente sous la forme de deux bras assemblés pour former un angle fixe dans l'axe duquel on place une tige coulissante avec un "palpeur". Il suffit d'engager l'instrument horizontalement pour mettre l'extrêmité du palpeur au contact du tronc. L'invention applique la relation géométrique suivante : (1) R=(R+L) sin V/2 avec : L=longueur entre le point de contact du palpeur et le sommet de l'angle V; R=rayon du cercle formé par le tronc d'arbre; la relation (1) peut s'écrire (2) R=L sinV/2: I -sinV/2 et avec un angle V fixe on a (3) R=KL et donc: (4) D=2KL. La détection de la position du palpeur fournit donc une valeur proportionnelle du diamètre.L'originalité de l'instrument consiste à exploiter cette relation sous la forme générale, représentée figure I, composée de deux bras (1) assemblés sur une pièce centrale (2) pour former un angle fixe V et de guider la tige (3) suivant la bissectrice de l'angle. La mesure de la longueur entre le sommet de l'angle et le point de contact du palpeur (5) avec le tronc fournit la valeur L. L'originalité de l'invention consiste à détecter le déplacement de la tige avec un capteur de position ou de déplacement (4) fournissant un signal électrique représentatif de la valeur L qu'il suffit alors de corriger par le coefficient "2K" pour obtenir la valeur numérique réelle du diamètre. Le type du capteur n'a pas d'influence sur le procédé, le signal émis peut être aussi bien analogique que binaire ou encore sous forme d'impulsions ; il suffit que le capteur ne soit pas affecté lors de l'utilisation dans des conditions climatiques difficiles et qu'il offre fiabilité, répétivité, résolution de l'ordre de 1 mm. L'invention concerne également les moyens d'acquisition et d'exploitation des signaux afin qu'ils satisfassent aux différentes procédures de saisies utilisées par les forestiers. En conséquence, I'instrument est complété par un Terminal de saisie et mémorisation soit suivant figure 4 soit suivant figure 3 dont les domaines d'utilisation respectifs sont décrits plus loin. Une autre caractéristique particulière à l'instrument concerne l'interchangeabilité de chacun des Terminaux de saisie des données obtenue par le choix délibéré de ne pas imposer de procédures ni de traitements pré-fixés et de laisser ces derniers aux soins d'un ordinateur. Ainsi les données sont acquises au gré des utilisateurs et simplement mises en mémoire pour profiter, après transfert, du large choix des programmes de traitement offert par l'ordinateur. La forme commune d'exécution est représentée figure I, I'instrument étant toujours composé de deux bras (1) découpés dans une plaque de telle sorte que les bords internes forment un angle V une fois assemblés sur la pièce centrale(2). Cette pièce peut recevoir des paires de bras découpés pour former des angles de valeurs différentes. Ainsi l'instrument peut être adapté à différentes gammes de diamètres tout en conservant le même capteur mais en modifiant le coefficient de conversion du signal. Le tableau ci-après donne à titre d'exemple un aperçu des diamètres extrêmes mesurables avec un capteur d'une course de 15 mm pour V = 60 70" 80 90" K = 1 1,345 1,799 2,414 D mini 10 14 18 25 D maxi 40 54 70 95 Longueur des bras 35 1 42 50 62 Suivant la forme d'exécution figure 1, la partie centrale (2) utilise un profilé d'aluminium creux et nervuré extérieurement. La tige coulissante (3) et le capteur associé (4) sont maintenus dans l'axe par un système de guidage et de poussée vers l'extérieur, par exemple un vérin (6), disposé à l'intérieur de cette partie centrale. L'extrémité du palpeur est munie d'une plaque de touche (5) à laquelle le capteur est fixé par un dispositif de réglage axial. Cette particularité permet d'obtenir une valeur du diamètre réduite de l'épaisseur estimée de l'écorce simplement en rétractant la fixation du capteur sur la plaque de touche d'une longueur prenant en compte le coefficient de correction. L'un ou l'autre des équipements d'acquisition de données suivant figures 3 ou 4 est fixé sur cette partie centrale par un dispositif précis et rapide de verrouillage comprenant un connecteur aux bornes du capteur. Les nervures servent à fixer principalement les bras, qui dans cette forme d'exécution sont facilement amovibles, mais aussi divers accessoires de manipulation, telle la poignée (8) ou ceux représentés figure 5. Suivant la figure 2, la partie centrale (9) est réalisée avec une plaque métallique comportant deux pivots (i0) de rotation des bras permettant donc de les replier, tandis que l'ensemble tige/capteur est fixé en dessous de la plaque, les équipements d'acquisition de données, (lui) par exemple, étant toujours placés au-dessus. Les accessoires de manipulation figure 5 peuvent aussi être fixés à la partie centrale de cette forme d'exécution. Un équipement d'acquisition de données est indispensable et constitue une des composantes de l'instrument. Le Terminal de saisie et mémorisation (7), représenté figure 3, permet d'acquérir jusqu'à dix caractéristiques d'arbres dans des conditions originales et simplifiées tenant compte d'une part des procédures de travail des forestiers, essentiellement répétitives, et d'autre part, du choix délibéré de laisser à un ordinateur te soin d'exécuter les traitements sur les données. Ce Terminal (7) est composé d'un boîtier étanche, anti-chocs, renfermant l'alimentation électrique, par piles, une carte électronique avec micro-processeur (de conversion des signaux), une "EPROM" de gestion des entrées/sorties de données, une mémoire de 32 Ko, le connecteur (17) pour le cable de transfert, un clavier (13) de seize touches, dont trois à double fonction, un écran (15) de deux lignes de vingt caractères présentant l'originalité d'être modulées chacune en cinq zones de quatre, trois ou deux caractères qui peuvent être affectées à la valeur de n'importe quelle caractéristique acquise, soit par le clavier soit grâce au signal du capteur, en mode exclusivement numérique. Une autre originalité concerne le processus permettant à un ordinateur d'identifier les données mémorisées par le Terminal (7) et consistant à utiliser un numéro codé d'identification qui est saisi et mémorisé avant chaque travail, puis recomposé pour sélectionner un lot de données à transférer. Enfin, pour rappeler à l'utilisateur la caractéristique affectée à chaque zone de saisie, L'écran est entouré d'un porte-étiquettes (14) sur lequel des repères peuvent être inscrits. Les touches du clavier s'utilisent comme suit - mesures : mise sQus tension du capteur par une pression sur le boîtier; - caractéristiques diverses : par le clavier numérique, zone après zone; - avance ou "saut" d'une zone par > , recul parc; - validation des données affichées à l'écran par "VAL"; - effacement/correction : par "0" prioritaire sur les chiffres affichés; - rappel de données mémorisées : par retour à la dernière saisie par ou par "Off/On"; - enregistrement du numéro de code d'identification: par "F" + "C" + les chiffres du clavier numérique, zone après zone, mémorisation par "VAL"; - transfert lot par lot de données identifié par le numéro de code enregistré en début de travail et recomposé, puis "TR" sous réserve de la qualité de la liaison à l'appareil récepteur. L'instrument peut aussi être associé au Terminal de saisie et mémorisation (11) figure 4 qui permet d'exécuter des saisies très rapidement particulièrement bien adaptées aux peuplements "équiennes" ou aux reboisements. Ce Terminal (Il), bien que simplifié, comporte un boîtier renfermant une alimentation électrique, une carte avec convertisseur de signal "A/D" et de correction de valeur (2K) et une mémoire. En surface sont montés, de manière étanche, un clavier (18) de quatre touches, deux commutateurs (19), un écran (16) de six caractères. Cet équipement, léger et peu onéreux, permet d'acquérir et de mémoriser un nombre limité de caractéristiques différentes et de les transférer à un ordinateur programmé pour les identifier.A cet effet, les saisies s'effectuent suivant un processus original consistant à agir par impulsions sur la touche "+" pour faire défiler à l'emplacement de chaque "digit" de l'écran des lettres pour le premier, des chiffres pour les autres de manière à identifier le type de la valeur numérique saisie. Les autres touches permettent de capter le signal du capteur par "M" et de mémoriser les données par "VAL". Le déclenchement du transfert des données se fait par "tr", sous réserve de l'établissement de la liaison. Les deux modèles de Terminaux ont la particularité de pouvoir être utilisés détachés de l'instrument ou même adaptés à un instrument d'une autre forme d'exécution, équipé ou non, d'un capteur de déplacement, par exemple lors des mesures de cubage des arbres à terre où les valeurs de la longueur et de la circonférence au milieu peuvent être composées au clavier. La figure 5 représente divers accessoires originaux que la forme en V permet de fixer à l'instrument de manière à effectuer des mesures ou opérations impossibles avec des instruments de formes conventionnelles. Ainsi l'instrument peut être monté à l'extrémité d'une perche (21) pour être plaqué contre le tronc à des hauteurs de plusieurs mètres, le signal étant transmis à la base par un cordon intérieur à la perche et muni d'un connecteur (22) de raccordement à l'un des équipements de saisie. L'intérêt de cette mesure est de calculer un coefficient de décroissance du tronc par la comparaison des diamètres à différentes hauteurs pouvant modifier la formule commune de calcul du volume du tronc. Un autre accessoire, très utile aux forestiers, est le pulvérisateur de peinture (23).qui, fixé sous la partie centrale, permet de repérer les arbres ayant été mesurés. La forme en V est particulièrement bien adapté pour que le jet de peinture soit émis au plus près du tronc et en même temps que la mesure est faite. Enfin, un niveau à bulle (20) aide l'utilisateur à bien appliquer l'instrument sur le tronc dans un plan horizontal. REVENDICATIONS 1) Instrument forestier informatisé, en forme de V, pour la mesure des diamètres des arbres caractérisé en ce qu'il est composé de deux bras (I) ou (12) formant un angle V fixe, d'une tige coulissante (3) placée précisément dans l'axe de l'angle, munie d'un capteur de position et de déplacement (4), d'un Terminal de saisie et de mémorisation (7) ou (11) et de divers accessoires de manutention permettant de donner la valeur réelle du diamètre après traitement par l'un des Terminaux (7) ou (11), d'un signal, émis par le capteur (4), représentatif de la distance entre le sommet de l'angle V et l'extrémité de la tige (3) mise au contact avec le tronc, le traitement consistant principalement à utiliser un coefficient de correction déterminé par la relation géométrique R=(R+L)sinV/2 -avec R=rayon du cercle formé par le tronc- que l'on peut écrire R=LsinV/2 : l-sinV/2 qui devient avec V=constant : R=LK et D=2LK. 2) Instrument suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une partie centrale (2) ou (9) sur laquelle sont fixés une paire de bras (I) démontables ou (12) repliables et un vérin (6) repoussant vers l'extérieur l'ensemble tige (3), capteur (4) et plaque de touche (5) dont la fixation à l'extrémité de la tige est réglable, L'ensemble permettant de réduire l'encombrement de l'instrument, d'utiliser des paires de bras formant des angles V adaptés à différentes gammes de diamètres, de guider les déplacements dans l'axe de l'angle et pouvant tenir compte de l'épaisseur de l'écorce dans la mesure du diamètre par réglage de la fixation de la plaque de touche (5) réduisant la course L du capteur (4). 3) Instrument suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les Terminaux de saisie et mémorisation (7) et (Il) comportent un ensemble de composants microélectroniques implantés sur une carte, protégée par un boîtier étanche, réliés aux bornes du capteur et aux appareillages d'acquisition, d'affichage et de transmission de données fixés sur le boîtier, permettant de traiter le signal émis par le capteur pour afficher la valeur numérique réelle du diamètre, d'acquérir, par les touches d'un clavier, les valeurs numériques de diverses caractéristiques des arbres, de mémoriser toutes les données acquises suivant un format informatique compatible au transfert à un ordinateur extérieur assurant les traitements, cette disposition permettant de simplifier et uniformiser les conditions d'emploi de chacun des Terminaux et d'en assurer l'interchangeabilité. 4) Instrument suivant les revendications I et 3 caractérisé en ce que le Terminal de saisie et mémorisation (7) comporte un écran (15) à deux lignes de caractères divisées en zones de quatre trois ou deux caractères et un clavier (13) semi-numérique permettant l'acquisition de valeurs numériques du diamètre ou de n'importe quelle caractéristique des arbres, leur affichage à l'écran, zone par zone, dans un ordre quelconque, leur mémorisation, arbre par arbre, et leur identification par un nombre codé mémorisé au début de la campagne de mesures dans le but de permettre un transfert à l'ordinateur du type "lot par lot". 5) Instrument suivant les revendications I et 3 caractérisé en ce que le Terminal de saisie et mémorisation (11) comporte un écran (16) à six caractères, un clavier (18) à quatre touches, un commutateur (19) de transfert permettant l'acquisition rapide de données en faisant défiler, par impulsions successives sur les touches, et pour chacun des caractères de l'écran (16), des lettres ou des chiffres définissant la caractéristique de l'arbre et sa valeur, chaque ligne affichée étant mémorisée en attendant d'être transférée à un ordinateur avec tout le contenu de la mémoire. 6) Instrument selon l'ensemble des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que, du- fait de sa forme, l'instrument peut être complété par divers accessoires fixés sur la partie centrale (2) ou (9), principalement une poignée de manipulation (8), un niveau à bulle (20), une perche (21) avec cable intérieur de transmission et son connecteur (22), un réservoir de peinture (23) avec pulvérisateur permettant respectivement de bien appuyer l'instrument sur le tronc d'arbre et dans un plan horizontal, de mesurer des diamètres à plusieurs mètres de hauteur, le signal de mesure étant recueilli par l'un des Terminaux tenu à la base de l'arbre, de marquer chaque arbre d'un jet de peinture en même temps qu'il est mesuré, tous ces accessoires pouvant rendre d'appréciables services aux forestiers.