Brevet FR2634279A1 — publié le 19900119

La présente invention concerne un dispositif de relevé tridimensionnel, utilisable notannent pour 1e contrôle des tuyauteries. On sait que les caractéristiqu I1 en résulte de-fortes tolérances après formage de ces tubes, par exemple sur une machine à cintrer. Si de telles tolérances sont sans grande importance dans un certain nombre d'applications, il en va différemment lorsque l'on doit installer une grande quantité de tuyauteries dans un espace restreint. Une telle densité se rencontre par exemple dans les sous-marins ou dans les centrales nucléaires. Il est donc important dans ces cas de pouvoir contrôler a posteriori les caractéristiques dimensionnelles des tubes après leur formage et leur installation. Jusqu'à présent, le contrôle des tuyauteries a été essentiellement assuré à l'aide d'instruments de mesure traditionnels ne donnar.t que des résultats très approximatifs. Il existe par ailleurs des machines de contrôle tridimensionnel, mais elles sont en fait constituées par des bancs de mesure, et ne peuvent donc pas etre utilisées pour des contrôles a posteriori d'installations déjà montées. La présente invention vise à pallier ces inconvénients en fournissant un dispositif simple permettant d'effectuer des relevés tridimensionnels de pièces telles que des tuyauteries, dans un environnement exigu où les possibilités de recul sont très faibles. A cet effet, l'invention- a pour objet un dispositif de relevé tridimensionnel, caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble de tiges articulées les unes à la suite des autres, une des extrémités dudit ensemble de tiges étant montée sur un socle et l'autre extrémité étant munie d'une tête de mesure, chaque articulation comprenant des moyens de mesure pour déterminer la direction relative des deux tiges adjacentes à cette articulation ; et des moyens de calcul pour calculer les coordonnées de la tête de mesure dans un repère lié au socle à partir des indications fournies par lesdits moyens de mesure. Les moyens de mesure permettent par conséquent de connattre à chaque instant la position relative des deux tiges aboutissant à chaque articulation. I1 est donc possible d'en déduire .de proche en proche, par un calcul simple, la position de la tete de mesure dans un repère lié au socle. Cette information peut être stockée pour un usage ultérieur. Par exemple, dans le cas dc relevé d'un segment de tuyauterie, on relèvera'un certain nombre de points de la surface extérieure de ce segment et on en déduira les paramètres de la fibre neutre dans le repère lié au socle. Le nombre de tiges est quelconque mais il est apparu opportun d'en prévoir au moins quatre. Ce nombre est bien entendu fonction du type des articulations qui relient les tiges. Plus le degré de liberté de cette articulation est grand et plus le nombre minimal de tiges est faible. Augmenter le nombre des tiges augmente par ailleurs les facilités d'accès au point à relever, mais conduit par contre à augmenter l'imprécision de la mesure. Le nombre de tiges dépendra enfin également du rayon maximal que l'on souhaite explorer autour du socle et de la longueur maximale des tiges admissible pour la maniabilité du dispositif. Les tiges doivent par ailleurs être réalisées les plus légères possibles, par exemple en fibres de carbone, puisque la source d'énergie utilisée pour déplacer la tête de mesure est l'utilisateur. Les moyens de mesure utilisés peuvent être des capteurs angulaires, de sorte que lorsque les articulations sont du type cardan, elles comprennent deux capteurs. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la tête de mesure comprend un contacteur pour déclencher la mesure lorsqu'il est enfoncé. Il suffit par conséquent à l'utilisateur pour relever un point, d'appuyer légèrement la tête de mesure sur ce point pour que la mesure s' effectue automatiquement. De préférence, le dispositif selon l'invention comprend également un bottier portable comportant au moins un contacteur d'initialisation des mesures. Un tel bottier rend le dispositif utilisable par un seul utilisateur, puisqu'il ne lui est pas nécessaire ainsi de revenir vers le calculateur chaque fois qu'il souhaite entreprendre une nouvelle série de mesures. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure l est une vue d'ensemble. d'un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe d'une articulation, - la figure 3 est une vue en coupe de la tête de mesure, et - la figure 4 est un organSgramme du processus de mesure. Le dispositif comprend un ensemble de tiges 1 reliées par des articulations 2. Un dispositif à troi tiges a été représenté à titre d'exemple, mais il a déjà été vu ci-desus qu'un nombre de tiges supérieur est généralement préférable. L'une des tiges d'extrémité est reliée à son extrémité libre à un socle 3 par une articulation 4, et l'autre tige d'extrémité porte à son extrémité libre une tête de mesure 5 à laquelle elle est reliée par une articulation 6. Dans le cas présent, les articulations 2, 4 et 6 sont identiques. Le socle 3 est essentiellement constitué d'un micro-ordinateur, et comporte éventuellement en outre un lest permettant à l'utilisateur de déplacer la tête de mesure 5 sans risquer de déplacer le socle. Le micro-ordinateur est par ailleurs relié par un câble souple 7 à un bottier de commande 8 portable, pouvant être par exemple installé à la ceinture de l'utilisateur. La tette de mesure 5 comprend enfin une poignée 9 permettant de la tenir de façon confortable. Si l'on se réfère maintenant à la figure 2, on voit que chaque articulation est composée pour l'essentiel de deux bâtis de montage 10 recevant chacun une extrémité d'un tube 1 et reliés chacun, de façon pivotante autour d'un axe 11, à un coude 12. La liaison entre chaque bâti de montage et le coude est réalisée par l'intermédiaire de roulements à bille 13 pour permettre un fonctionnement régulier et précis des articulations. Par ailleurs, un capteur angulaire 14 est monté sur chaque axe il pour mesurer, à partir d'une origine quelconque, l'angle A formé entre le coude 12 et le bâti 10 respectif. Chaque articulation se comporte ainsi comme une rotule, les deux angles A permettant de déterminer les paramètres de l'axe d'une tige connaissant les paramètres de l'autre tige aboutissant à cette articulation. Plus précisément, connaissant la position du socle 3, les angles A de l'articulation 4 et la longueur de la première tige 1, on peut en déduire très simplement les coordonnées de l'extrémité de cette première tige. Puis connaissant les paramètres de la première tige, les coordonnées de la première articulation 2 et les deux angles A de cette première articulation, on peut en déduire de la même manière, les paramètres de la deuxième tige et les coordonnées de son extrémité. On peut ainsi de proche en proche. connaître les coordonnées de la pointe de la tête de mesure 5. Si l'on se reporte maintenant à la figure 3, on voit que cette pointe de la tête de mesure 5 comprend un contacteur 15 actionné par une pointe de mesure 16 qui peut être enfoncée contre l'action d'un ressort hélicoïdal 17. Pour déclencher une mesure, l'utilisateur appuie légèrement la pointe de mesure 16 sur le point à relever, provoquant ainsi l'enfoncement de cette pointe et l'enclenchement du contacteur 15. Un signal est alors envoyé au micro-ordinateur 3 qui enregistre les angles mesurés par les capteurs angulaires 14 et en déduit, comme cela a été vu précédemment, les coordonnées du point relevé. Bien entendu, le contacteur 15, de même que chaque capteur angulaire 14, est relié au micro-ordinateur 3 par des liaisons électriques non représentées. Si l'on se réfère maintenant à la figure 4, on voit en 18 l'initialisation du système réalisée généralement lors de la mise sous tension du micro-ordinateur 3. La référence 19 désigne l'initialisation d'une tâche qui peut, par exemple, consister à effectuer le relevé d'une tuyauterie complexe composée de segments rectilignes reliés par des coudes. La référence 20 désigne l'initialisation du relevé d'un tel segment rectiligne, et la référence 21. la mesure d'un point telle qu'elle a été décrite ci-dessus. Un certain nombre de mesures ponctuelles sont ainsi réalisées, après quoi un programme chargé dans le micro-ordinateur 3 extrait en 22, des coordonnées des points ainsi relevés, les éléments significatifs de la surface relevée, en particulier les paramètres de la fibre neutre dans le cas d'un segment rectiligne de tuyauterie. Un test de cohérence des points relevés est effectué en 23, de manière à faire connaltre à l'utilisateur qu'une erreur de mesure s' est éventuellement produite et qu'il doit par conséquent relever de nouveau le même segment. Enfin, un test 24 permet d'initialiser une nouvelle tâche. Les initialisations de tâches 19 et de segments 20, ainsi qu'un test éventuel 25 de fin de relevé d'un segment, peuvent être réalisées à l'aide de contacteurs montés sur le boltier 3, évitant ainsi à l'utilisateur de retourner vers le micro-ordinateur 3 à chaque fin de segment ou à chaque fin de tâche. Diverses variantes et modifications peuvent bien entendu être apportées à la description qui précède sans sortir pour autant du cadre ni de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de relevé tridit nsionnel, caractérisé par le fait qu'il comprend un ensemble de tiges (I) rticulées les unes à la suite des autres, une des extrémités dudit ensemble de tiges étant montée sur un socle (3) et l'autre extrémité étant munie d'une tête de mesure (5), chaque articulation (2) comprenant des moyens de mesure (14) pour déterminer la direction relative des deux tiges adjacentes à cette articulation ; et des moyens de calcul (3) pour calculer les coordonnées de la tête de mesure dans un repère lié au socle à partir des indications fournies par lesdits moyens de mesure. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens de mesure sont des capteurs angulaires. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdites articulations sont du type cardan et comprennent deux capteurs angulaires. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la tête de mesure comprend un contacteur (15) agencé pour déclencher la mesure lorsqu'il est enfoncé. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend un bottier (8) portable comportant au moins un contacteur d'initialisation des mesures.