Brevet FR2669046A1 — publié le 19920515

DISPOSITIF DE CORRECTION DE NIVELLEMENT ADAPTE POUR MODIFIER LE CALAGE D'UN CAPTEUR DE NIVELLEMENT EQUIPANT UN ENGIN DE TRAVAUX PUBLICS DESTINE A LA CONFECTION OU LA RENOVATION DE CHAUSSEES L'invention concerne un dispositif de correction de nivellement adapté pour modifier le calage dtun capteur de nivellement équipant un engin de travaux publics destiné à la confection ou la rénovation de chaussées, tel que raboteuse, fraiseuse, finisseur, épandeur de matériaux, niveleuse... Les engins de travaux publics ci-dessus cités sont classiquement équipés de capteurs de nivellement en vue de contrôler, d'une part lsépaisseur de la couche à enlever ou à répandre et, d'autre part le profil en travers. Ces capteurs de nivellement consistent soit en un palpeur pour le profil en long et en un correcteur de devers pour le profil en travers, soit en des cellules réceptrices associées à des émetteurs laser. Un finisseur, par exemple, est ainsi équipé, en premier lieu, d'un palpeur adapté pour se àéplacer par rapport à une ligne ou une surface de référence obtenue au moyen 41une poutre de nivellement, d'un fil tendu, ou d'un plan laser... en vue de contrôler par action sur un des vérins hydrauliques commandant classiquement l'inclinaison et donc l'angle d'attaque de la table, les variations souhaitées de ltépaisseur de la couche répandue. En outre, les finisseurs comportent également un correcteur de devers sur lequel est affiché manuellement le devers désiré en pourcentage, et adapté pour réagir lors d'une variation d'épaisseur relevée par le palpeur, et corriger la position du deuxième vérin hydraulique de la table jusqu'à obtenir à nouveau le devers affiché.Par ailleurs, ce correcteur de devers permet aussi de faire varier le devers désiré par simple modification manuelle du devers affiché. Les inconvénients relatifs à l'utilisation de tels capteurs de nivellement sont de deux ordres. En premier lieu, ils requièrent l'utilisation de références, constituées classiquement d'un fil sur potence ou d'un plan laser, qui s'avèrent très souvent contraignantes. De plus, toute correction de devers désirée est commandée manuellement et donc d'une précision très relative, et steffectue instantanément avec pour conséquence l'imperfection du profil en long réalisé. La présente invention vise à pallier ces inconvénients et se propose de fournir un dispositif de correction de nivellement adapté pour modifier le calage d'un capteur de nivellement sans requérir de références telles que celles utilisées actuellement. Un autre objectif de l'invention est de fournir un dispositif de correction permettant de faire varier en continu le calage des capteurs de nivellement. Un autre objectif de l'invention est de permettre de prendre en compte, lors de ltépandange d'une couche de matériau, les surépaisseurs nécessaires pour obtenir un profil parfait après compactage. A cet effet l'invention vise un dispositif de correction de nivellement adapté, à partir de valeurs de correction représentatives, à intervalles donnés de distance, d'un profil corrigé, pour modifier le calage d'un capteur de nivellement équipant un engin de travaux publics destiné à la confection ou la rénovation de chaussées, tel que raboteuse, fraiseuse, finisseur, épandeur de matériau, niveleuse.... Selon l'invention, ce dispositif se caractérise en ce qu'il comprend : des moyens de mesure du déplacement linéaire de l'engin adaptés pour délivrer des signaux représentatifs de la distance parcourue par ledit engin, des moyens de déplacement associés au capteur de nivellement et agencés pour permettre de modifier le calage dudit capteur, et une unité centrale agencée pour recevoir les signaux représentatifs de la distance parcourue par l'engin, et programmée pour délivrer en continu des signaux de commande vers les moyens de déplacement, à partir desdits signaux de mesure et des valeurs de correction représentatives du calage prédéterminé du capteur de nivellement pour l'obtention du profil corrigé. Ce dispositif permet de modifier le calage des capteurs de nivellement en vue d'obtenir un profil en long ou en travers pré-établi par calcul, en fonction d'une part du profil relevé sur la chaussée ou la plateforme existante, et d'autre part, du profil idéal à réaliser. Par conséquent, il n'a pas besoin des références habituellement utilisées, car il prend uniquement pour référence la chaussée existante. Le capteur de nivellement volontairement décalé par l'intermédiaire des moyens de déplacement associés à ce dernier, agit quant à lui habituellement sur les organes de nivellement de la machine. En outre, pour un engin destiné à l'épandage de couches de matériau, il peut être tenu compte, lors de la détermination des valeurs de correction, de surépaisseurs nécessaires pour obtenir un profil parfait après compactage. Autrement dit, étant donné que l'épaisseur de matériau répandu n'est pas constante, on peut prévoir, par rapport à l'épaisseur théorique de la couche, une surépaisseur visant à pallier l'effet du compactage final qui est proportionnel à l'épaisseur de la couche. Par ailleurs, les valeurs de correction correspondant au profil désiré peuvent être délivrées manuellement vers l'unité centrale par un opérateur, à intervalles réguliers lors de l'avancement de l'engin. Toutefois, selon un mode de réalisation préférentiel visant à fournir une correction automatique et continue, l'unité centrale est préférentiellement associée à des moyens de mémorisation aptes à permettre de mémoriser les valeurs de correction successives représentatives du profil corrigé, ainsi que les ordonnées, selon la direction d'avancement de l'engin, des points correspondant à ces valeurs de correction, ladite unité centrale étant programmée pour calculer à partir des données de profil corrigé et des ordonnées des points correspondants, des valeurs représentatives du déplacement à effectuer par les moyens de déplacement, lors d'un avancement de l'engin équivalant à la distance parcourue par ce dernier entre deux points successifs, délivrer, proportionnellement à la réception des signaux issus des moyens de mesure du déplacement de l'engin, des signaux de commande d'actionnement des moyens de déplacement. En outre, selon une autre caractéristique de l'invention les moyens de déplacement du capteur comprennent un moto-réducteur doté d'au moins un arbre de sortie apte à entraîner un système vis/écrou par l'intermédiaire d'un réducteur, le système vis/écrou et le réducteur étant interchangeables en vue d'adapter l'échelle de correction au type de profil. De plus, selon un mode de réalisation préférentiel visant à simplifier le traitement numérique . le moto-réducteur est adapté pour fonctionner en moteur pas à pas, chaque pas correspondant à un tour de l'arbre de sortie, . l'unité centrale est programmée, d'une part, pour calculer la distance séparant deux points successifs mémorisés, le nombre de pas (N) à effectuer par le moto-réducteur entre ces deux points, et le nombre de signaux (S) à recevoir des moyens de mesure du déplacement de l'engin pour commander une rotation de un pas du moto-réducteur, et d'autre part, pour délivrer un signal de commande de rotation d'un pas vers le moto-réducteur, tous les (S) signaux reçus des moyens de mesure du déplacement de l'engin. En premier lieu, un dispositif conforme à l'invention peut être associé soit à un correcteur de devers, soit à un correcteur de profil en long. Dans le cas d'un correcteur de devers, ce dispositif est préférentiellement doté d'organes support dudit correcteur de devers comportant un bras ae levier doté d'une extrémité articulée sur un organe fixe par rapport à l'engin, et d'une extrémité opposée solidaire des moyens de déplacement. Par contre, dans le cas d'un correcteur de profil en long, deux variantes de réalisation peuvent être envisagées. Ainsi selon un premier mode de réalisation, les moyens de déplacement sont adaptés pour être fixés sur une poutre de nivellement, entre ladite poutre et le palpeur, et comprennent une référence plane d'appui du palpeur apte à être déplacée verticalement. En outre, selon une variante de réalisation, les moyens de déplacement sont adaptés pour être fixés sur l'engin de façon à supporter le palpeur et le rendre mobile en hauteur. Dans ce cas, les moyens de déplacement sont adaptés pour engendrer un déplacement vertical du mât portant la cellule. Il est à noter toutefois que la première solution est préférable car elle permet dp staffranchir des fluctuations éventuelles provenant des vibrations de l'engin. En second lieu, ce dispositif peut également être associé à une cellule réceptrice portée classiquement par un mât, dans le cas de l'utilisation d'une référence laser. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemples non limitatifs deux modes de réalisation prétérentiels. Sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description - La figure 1 est un schéma de principe d'ion dispositif de correction conforme à l'invention, - la figure 2 est un schéma synoptique d'une première application de ce dispositif de correction associé à un correcteur de profil en long, - la figure 3 est une vue frontale, avec des arrangés partiels, des moyens de déplacement de ce dispositif utilisés pour le calage d'un correcteur de profil en long, - la figure 4 est un sc ésla synoptique d'une deuxième application de ce dispositif de correction associé à un correcteur de devers, - la figure 5 est une vue frontale, avec des arrachés partiels, des moyens de déplacement de ce dispositif utilisés pour le calage d'un correcteur de devers, - la figure 6 est une courbe représentative des données mémorisées, - et la figure 7 est une courbe partielle représentative des déplacements commandés aux moyens de déplacement associés au capteur de nivellement. Le dispositif de correction représenté à la figure 1 a pour objet de modifier de façon automatique et continue le calage d'un capteur de nivellement équipant en exemple un compacteur finisseur, en vue d'obtenir un profil en long ou en travers pré-établi par calcul. Ce dispositif de correction comprend un boltier de commande 1 doté d'entrées ce connexions pour le raccordement dudit bottier aux éléments suivants une roue codeuse 2 adaptée pour délivrer des signaux représentatifs de l'avancement de l'engin, un moto-réducteur 3 doté d'au moins un arbre de sortie 4, et adapté pour permettre de décaler le capteur de nivellement par l'intermédiaire, pour chaque arbre de sortie, d'un réducteur 5 et d'un système vis 6-écrou 7. En outre, ce moto-réducteur 3 est adapté pour fonctionner pas à pas, chaque pas équivalent à un tour de l'arbre de sortie 4. De plus, le système vis 6/écrou 7 et le réducteur 5 sont interchangeables de façon à adapter l'échelle de correction au profil. Par ailleurs, le moto-réducteur 3 est équipé d'un capteur permettant de délivrer vers le boîtier 1 un signal d'information représentatif de la rotation de 11 arbre de sortie 4, une source d'alimentation électrique. Ce boîtier de commande 1 comprend, en premier lieu, une unité centrale 8 constituée d'un calculateur programmé pour calculer à partir de données représentatives du profil à réaliser le nombre de tours à effectuer par le moto-réducteur 3, entre deux profils successifs, et pour commander ce nombre de corrections en fonction des signaux reçus de la roue codeuse 2. Ce calculateur 8 est connecté à une mémoire de travail apte à mémoriser les données représentatives du profil à réaliser, à savoir : ordonnées X1, X2... Xn des points où le profil a été calculé, et valeurs C1, C2... Cn des devers ou épaisseurs de couche calculés en chacun de ces points. En outre, le calculateur 8 est connecté à des moyens de saisie externe 9 permettant d'écrire les différentes données précitées dans la mémoire de travail. Selon exemple, ces moyens de saisie externe sont constitués d'un clavier 9 permettant de taper successivement les différentes données. Toutefois, ce clavier 9 peut etre remplacé par d'autres moyens tels que disquette, console de saisie externe destinée à etre connectée provisoirement avec le boîtier 1. Le calculateur 8 est programmé, pour chaque point Xn correspondant à un relevé de profils, pour - calculer une valeur D = C(n + 1) - C(n) X(n + 1) - X(n) puis à partir de cette valeur D, et en fonction de l'échelle de réduction de l'ensemble réducteur 5, vis 6/écrou 7, pour calculer le nombre N de tours à effectuer par le motoréducteur entre les points X(n) et X(n+1), ainsi que le nombre de signaux S à recevoir de la roue codeuse 2, pour commander une rotation de un tour du moto-réducteur 3, - commander une rotation de un tour du motoréducteur 3 tous les S signaux reçus de la roue codeuse 2. A titre d'exemple, pour un profil à réaliser tel qu'illustré à la figure o, la rotation obtenue du motoréducteur 3 entre les deux points X(n) et X(n+1) est celle représentée à la figure 7. Le boltier de commande 1 comprend, en outre, un écran de contrôle 10 sur lequel sont affichées en continu les données représentatives de l'avancement de l'engin ainsi que les valeurs représentatives du profil réalisé (devers ou épaisseur). De plus, le boîtier 1 comporte un moyen d'alarme sonore et/ou visuel 11 vers lequel l'unité centrale 8 est programmée pour délivrer un signal d'alarme lorsque l'engin se trouve à une distance donnée d'un point Xn correspondant à un relevé de profil. Ce signal d'alarme permet à un opérateur d'aller contrôler sur l'écran 10, au point Xn matérialisé sur le chantier, que les valeurs affichées pour le déplacement et le profil sont bien conformes à la note de calcul. En outre, un bouton de correction 13a permet en cas de décalage de recaler automatiquement au point Xn les données exactes établies par calcul. Le boîtier de commande 1 comporte également un moyen d'alarme sonore 12 vers lequel l'unité centrale 8 est adaptée pour délivrer un signal de défaut en commandant parallèlement l'immobilisation du système lors d'une éventuelle anomalie de fonctionnement. Ce boîtier 1 comporte, enfin, deux boutons de secours 13b, 13c permettant d'effectuer des corrections manuelles si nécessaire ou si une anomalie de fonctionnement est signalée. Tel que représenté à la figure 2, ce dispositif de correction peut etre utilisé en association avec un correcteur de profil en long 14, tel que palpeur à sabot. Les moyens de déplacement sont alors adaptés pour être fixés sur une poutre dU nivellement 15, et pour entraîner le déplacement du sabot du palpeur 14 selon un axe vertical. A ce correcteur de profil en long 14 est, en outre, associé de façon classique, un correcteur de devers 1o fixé sur une barre-support 17 de l'engin, et sur lequel est affichée une valeur constante de devers. Ce correcteur de devers 16 est classiquement adapté pour réagir de façon à maintenir le devers à la valeur affichée lors des corrections réalisées par le correcteur de profil en long 14. Tel que représenté à la figure 3, les moyens de déplacement sont intégrés dans un carter 18 et comportent un moto-réducteur 3 doté de deux arbres de sortie 4a, 4b opposés, aptes à entraîner chacun un système vis/écrou 6a-7a, 6b-7b par l'intermédiaire d'un réducteur 5a, 5b. Les deux écrous 7a, 7b sont, en outre, reliés par une entretoise horizontale 19 sur laquelle est solidarisé un portique 20 dont les montants 20a s'étendent à l'extérieur du carter 18 au travers d'orifices ménagés dans la paroi supérieure de celuici, et dont la traverse 20b, parallèle à l'entretoise 18 forme une référence d'appui du sabot du palpeur 14. Une des applications consiste par exemple à recréer un nouveau profil à partir d'un profil en long existant. Les données mémorisées représentent alors différentes épaisseurs de la couche de matériau à répandre, épaisseurs qui peuvent tenir compte de surépaisseurs éventuelles en vue d'obtenir un profil parfait après compactage. Il est à noter, en outre, que dans cette application et pour de grandes largeurs de travail, il est possible de remplacer le correcteur de devers 16 par un deuxième correcteur de profil en long 14 piloté comme le premier par un dispositif de correction conforme à l'invention. Tel que représenté à la figure 4, le dispositif de correction peut également être utilisé en association avec un correcteur de devers 16 identique à celui mentionné ci-dessus. Les moyens de déplacement sont alors adaptés pour être portés par la barre-support 17 de l'engin, et pour entraîner des déplacements angulaires dans un plan vertical du correcteur de devers 16. A ce correcteur de devers 16 est, en outre, associé un correcteur de profil en long 14 prenant référence par exemple sur une poutre de nivellement 15. Tel que représenté à la figure 5, les moyens de déplacement sont intégrés dans un carter 21 et comprennent un moto-réducteur 3 doté d'un arbre de sortie 4 apte à entraîner un système vis 6/écrou 7 par l'intermédiaire d'un réducteur 5. Le moto-réducteur 3 est porté par une poutre 22 adaptée pour être fixée par l'intermédiaire de plots élastiques 23 sur la barre-support 17 de l'engin cette poutre 22 comportant un tronçon horizontal 22a vers l'extrémité duquel est disposé le moto-réducteur 3 et un tronçon incliné 22b dont l'extrémité porte une glissière 24. Le correcteur de devers 16 est quant à lui solidarisé sur un portique 25 fixé par l'intermédiaire de plots élastiques 26 sur le tronçon horizontal 27a d'un bras de levier 27 de forme conjuguée de la poutre support 22, dont une des extrémités est solidarisée à l'écrou 7 du système vis 6/écrou 7, et dont l'autre extrémité porte une rotule 28 logée dans la glissière 24 de la poutre support 22. Enfin, un ressort 29 relie les deux tronçons inclinés 22b, 27b de la poutre support 22 et du bras de levier 27, en vue de rattraper les jeux éventuels de l'ensemble. Le bras de levier 27 est donc fixe en hauteur au niveau de sa rotule 28, et variable en hauteur au niveau de son extrémité fixée sur l'écrou 7. Par conséquent, tout entraînement du système vis 6/écrou 7 provoque un déplacement vertical # #H de cette extrémité, et le bras de levier 27 se trouve alors incliné d'une pente P égale au rapport # #H sur la longueur de ce bras. Cette inclinaison entraîne une réaction du correcteur de devers 16 visant à amener l'outil de l'engin dans une position correspondant au devers réel à réaliser, c'est-à-dire le devers calculé et mémorisé, et non par le devers affiché au correcteur 16 lui-même. Par conséquent, la position de l'outil équivaut au devers affiché sur le correcteur de devers 16 plus ou moins la pente P. Parmi les applications on peut noter, par exemple, ltobtention d'un devers variable dans le cas d'une rectification de chaussée existante, ou la réalisation d'un changement de sens de devers automatiquement et progressivement. Les données mémorisées représentent alors les différents devers désires. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de correction de nivellement adapté, à partir de valeurs de correction représentatives, à intervalles donnés de distance, d'un profil corrigé, pour modifier le calage d'un capteur de nivellement (14 ; 16) équipant un engin de travaux publics destiné à la confection ou la rénovation de chaussées, tel que raboteuse, fraiseuse, finisseur, épandeur de matériau, niveleuse..., ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure (2) du déplacement linéaire de l'engin adaptés pour délivrer des signaux représentatifs de la distance parcourue par ledit engin, des moyens de déplacement (3-7) associés au capteur de nivellement (14 ; 16) et agencés pour permettre de modifier le calage dudit capteur, . et une unité centrale (8) agencée pour recevoir les signaux représentatifs de la distance parcourue par l'engin, et programmée pour délivrer en continu des signaux de commande vers les moyens de déplacement (3-7), à partir desdits signaux ae mesure et des valeurs de correction représentatives du calage prédéterminé du capteur de nivellement pour l'obtention du profil corrigé. 2/ - Dispositif de correction selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité centrale (8) est associée à des moyens de mémorisation aptes à permettre de mémoriser les valeurs de correction successives représentatives du profil corrigé, ainsi que les ordonnées, selon la direction d'avancement de l'engin, des points correspondant à ces valeurs de correction, ladite unité centrale étant programmée pour . calculer à partir des données d'un profil corrigé et des ordonnées des points correspondants, les valeurs représentatives du déplacement à effectuer par les moyens de déplacement (3-7) lors d'un avancement de l'engin équivalant à la distance parcourue par ce dernier entre deux points successifs, délivrer, proportionnellement à la réception des signaux issus des moyens de mesure (2) du déplacement de l'engin, des signaux de commande d'actionnement des moyens de déplacement (3-7). 3/ - Dispositif de correction selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de déplacement du capteur comprennent un moto-réducteur (3) doté d'au moins un arbre de sortie (4) apte à entraîner un système vis (6)/écrou (7) par l'intermédiaire d'un réducteur (5), le système vis/écrou (6, 7) et le réducteur (5) étant interchangeables en vue d'adapter l'échelle de correction au type de profil. 4/ - Dispositif de correction selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moto-réducteur (3) est adapté pour fonctionner en moteur pas à pas, chaque pas correspondant à un tour de l'arbre de sortie (4), l'unité centrale (8) est programmée, d'une part, pour calculer la distance séparant deux points successifs mémorisés, le nombre de pas (N) à effectuer par le motoréducteur (3) entre ces deux points, et le nombre de signaux (S) à recevoir des moyens de mesure (2) du déplacement de l'engin pour commander une rotation de un pas du motoréducteur (3), et d'autre part, pour délivrer un signal de commande de rotation d'un pas vers le moto-réducteur (3), tous les (S) signaux reçus des moyens de mesure (2) du déplacement de l'engin. 5/ - Dispositif de correction selon l'une des revendications précédentes pour le calage d'un correcteur de devers (16), caractérisé en ce qu'il comprend des organes support dudit correcteur de devers comportant un bras de levier (27) doté d'une extrémité articulée sur un organe (22) fixe par rapport à l'engin, et d'une extrémité opposée solidaire des moyens de déplacement (3-7). 6/ - Dispositif de correction selon l'une des revendications 1 à 4 pour le calage d'un correcteur de profil en long (14), tel que palpeur doté d'un sabot, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (3-7) sont adaptés pour être fixés sur une poutre de nivellement (15), entre ladite poutre et le palpeur, et comprennent une référence plane (20b) d'appui du palpeur apte à être déplacée verticalement. 7/ - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de déplacement comprennent un moto-réducteur (3) doté de deux arbres de sorties (4a, 4b) aptes à entraîner chacun un système vis/écrou (6a-7a, 6b-7b) par l'intermédiaire d'un réducteur (5a, 5b), les deux écrous (7a, 7b) étant reliés par une entretoise (19) portant la référence plane (20b) de support du sabot. 8/ - Dispositif de correction selon l'une des revendications 1 à 4 pour le calage d'un correcteur de profil en long (1lui), tel que palpeur doté d'un sabot, caractérisé en ce que les moyens de déplacement sont adaptés pour être fixés sur l'engin de façon à supporter le palpeur et le rendre mobile en hauteur. 9/ - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 pour le calage d'une cellule réceptrice portée par un mât et utilisant une référence laser, caractérisé en ce que les moyens de déplacement sont adaptés pour engendrer un déplacement vertical du mat portant la cellule. 10/ - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mesure de déplacement linéaire de l'engin sont constitués d'une roue codeuse (2) apte à se déplacer sur la chaussée et à émettre des signaux proportionnellement au déplacement linéaire de l'engin.