Brevet FR2698961A1 — publié le 19940610

DISPOSITIF EMETTEUR D'UN FAISCEAU LASER APTE A SERVIR DE NIVEAU. La présente invention concerne un perfectionnement à un dispositif émetteur d'un faisceau laser apte à servir de niveau, notamment en vue d'effectuer des visées et d'exécuter des tracés. Elle concerne plus particulièrement un dispositif associant un émetteur laser associé à un système de niveaux à bulle et comprenant: un tube calibré à l'intérieur duquel est logé un composant émetteur laser du type à solide dont l'axe optique d'émission coïncide avec l'axe mécanique du tube, des moyens de renvoi du faisceau laser dans une direction déterminée vis-à-vis dudit axe, et des moyens permettant de faire tourner le tube autour dudit axe. Dans un dispositif de ce genre, qui est décrit dans la demande de brevet FR No 92 09122, au nom de la Demanderesse, l'extrémité émettrice de tube est agencée de manière à assurer la collimation du faisceau et recevoir des embouts interchangeables munis de systèmes optiques différents tels que, par exemple: un embout comprenant un miroir incliné à 45 qui renvoie le faisceau dans une direction perpendiculaire à l'axe du tube, un embout permettant de former des traits lumineux ou de former plusieurs points lumineux, ou même un embout qui permet à la fois de former un rayon lumineux perpendiculaire à l'axe du tube et un rayon lumineux dans l'axe du tube grâce à une lame translective. Il s'avère, à l'usage, qu'en dépit des nombreux avantages qu'offre la possibilité de changement des embouts, cette solution présente un inconvénient notable qui résulte du fait que le changement d'un embout provoque habituellement un déréglage du dispositif et exige donc un nouveau réglage. Or, en raison de la précision élevée que doit atteindre le dispositif, si l'on désire l'utiliser pour effectuer des tracés ou des relevés de niveau à des distances relativement importantes (par exemple de 10 à 20 m), ces réglages sont délicats à réaliser tant en ce qui concerne le système optique que la remise à niveau de l'ensemble du dispositif. L'invention a donc tout d'abord pour but de supprimer cet inconvénient. Elle propose, à cet effet, un dispositif du type susdit caractérisé en ce qu'il comprend: un miroir monté fixement à l'extrémité du tube et orienté à 45 du faisceau laser incident de manière à renvoyer un faisceau réfléchi perpendiculairement à l'axe du tube, un embout monté rotatif sur ladite extrémité du tube, coaxialement à ce dernier, cet embout étant muni d'une 2 - pluralité d'orifices axés perpendiculairement au tube de manière à pouvoir être amenés et centrés coaxialement au faisceau réfléchi, par une simple rotation de l'embout, une pluralité de systèmes optiques respectivement montés dans lesdits orifices et, de préférence, préréglés en usine. Il est clair que grâce à une telle disposition, l'opérateur qui souhaite passer d'un système optique à un autre n'a plus qu'à effectuer une rotation de l'embout, et ce, sans se préoccuper d'un quelconque réglage. Avantageusement, le montage rotatif de l'embout sur le tube sera équipé d'un système de crantage permettant d'indiquer à l'opérateur les positions angulaires dans lesquelles les systèmes optiques se trouvent correctement centrés sur le faisceau laser réfléchi par le miroir. Un autre inconvénient des solutions existantes qui ont été précédemment évoquées, consiste en ce que les différents niveaux utilisés pour assurer une orientation précise de l'axe du tube du dispositif sont portés par des pièces différentes, ce qui rend les réglages plus difficiles à réaliser et nécessite l'emploi d'articulations de haute précision. L'invention a donc également pour but de résoudre ce problème en regroupant les trois niveaux qui définissent un trièdre trirectangle, dans une même pièce de support du tube du dispositif et qui se trouvent donc visibles simultanément. Cette pièce de support peut présenter la forme d'un manchon cylindrique, épaulé à une extrémité, à l'intérieur duquel vient s'engager étroitement ledit tube Dans ce cas, la face antérieure de l'épaulement qui s'étend dans un plan de section droite comprend deux 3 - 4 2698961 rainures à angle droit dans lesquelles sont logés deux niveaux à bulle respectifs La face cylindrique comporte, quant à elle, une rainure axiale logeant partiellement un troisième niveau à bulle. Un mode d'exécution de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif émetteur de faisceau laser selon l'invention; La figure 2 est une perspective schématique axialement coupée, d'un embout en forme de barillet, équipant le tube émetteur représenté figure 1; La figure 3 est une perspective schématique partiellement coupée selon deux plans à 1200, d'un manchon de support de tubes équipé de trois niveaux axés selon trois directions perpendiculaires. Tel que représenté sur la figure 1, le dispositif émetteur laser comprend une diode laser 1 du type à solide émettant de la lumière visible ou invisible, par exemple dans la gamme des longueurs d'ondes de 400 à 1100 nm Cette diode 1 de faibles dimensions est montée à une extrémité d'un tube métallique 2 qui contient des piles miniatures 3, par exemple de 1,5 V, reliées à un circuit électronique 4 de pilotage de la diode 1 en vue de réguler la puissance optique. Un interrupteur étanche 5 scellé à la résine dans un logement situé à une extrémité du tube 2 assure la mise en marche et l'arrêt de l'émission lumineuse. - L'autre extrémité du tube forme un nez tubulaire 6 qui contient un assemblage optique 7 de collimation du faisceau, muni d'un réglage de focale. Grâce à cette disposition, on obtient un faisceau de rayonnement laser incident 8 de section constante qui se propage coaxialement au tube 2. Par ailleurs, le nez 6 porte, à son extrémité, un miroir 9 incliné à 900 par rapport à l'axe du tube 2 et donc du susdit faisceau incident 8, de manière à obtenir un faisceau réfléchi 10 à 90 dudit axe. Ce faisceau 10 est dirigé vers une fenêtre 11 pratiquée dans la paroi latérale du nez 6 de manière à pouvoir se propager à l'extérieur du tube. La paroi extérieure du nez 6 forme, au voisinage de son extrémité, un décrochement suivi d'une portion cylindrique formant palier 12 sur lequel est monté pivotant un embout 13 en forme de barillet. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, cet embout 13 est retenu axialement sur le nez grâce à une broche radiale 14 qui passe dans un perçage 15 réalisé dans l'embout 13 et qui s'engage dans une rainure circulaire coaxiale 16 formée dans le palier 12. Dans cet exemple, l'embout 13 présente une forme intérieure cylindrique sensiblement au diamètre du palier 12 et une forme extérieure parallélépipédique comprenant une face antérieure 17, une face postérieure 18 fermée et quatre faces latérales 20, 21, 22, 23 qui s'étendent parallèlement à l'axe 00 ' de la forme intérieure. Le volume intérieur de l'embout débouche sur la face antérieure 17 de manière à permettre l'engagement du palier 12. 6 2698961 Chacune des faces latérales 20, 21, 22, 23 comprend une fenêtre 201, 21 ', 22 ', 23 ' située au niveau de l'orifice 11, et qui est spécialement conformée pour recevoir un système optique 24, 25 tel que, par exemple: un réseau holographique permettant d'obtenir la projection d'une pluralité de points alignés dans une même direction (par exemple horizontalement ou verticalement), une lentille cylindrique, de manière à obtenir la projection d'un trait par exemple vertical ou horizontal, un diaphragme permettant d'atténuer la puissance du rayonnement laser (par exemple pour respecter les normes). Avantageusement, un système de crantage pourra être prévu entre le nez 6 et l'embout 13 pour faciliter le centrage des fenêtres 20 ', 21 ', 22 ', 23 ' dans l'axe du faisceau réfléchi 10 (chaque cran pouvant correspondre à la position centrée d'une fenêtre). Il est clair que grâce aux dispositions précédemment décrites, il est possible de passer d'un système optique à un autre, par une simple rotation de l'embout 13, et ce, sans avoir à se préoccuper d'un quelconque réglage, étant entendu que, sur le plan optique, tous les réglages peuvent être effectués, une fois pour toutes, en usine. Bien entendu, les systèmes optiques se montant dans les fenêtres 20 ', 21 ', 22 ', 23 ' peuvent être interchangeables Dans certains cas, ils peuvent être montés pivotants autour de l'axe défini par le rayon réfléchi 10: une telle possibilité peut servir par exemple à modifier l'orientation d'un trait ou d'une ligne de points que l'on désire projeter. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le tube métallique du dispositif émetteur est étroitement engagé dans un manchon de support tubulaire 26 dont l'extrémité orientée du côté de la tête du tube 2 présente un épaulement cylindrique 27 servant de support à trois niveaux à bulle 28, 29, 30 respectivement orientés selon les trois axes X'X-Y'Y-Z'Z d'un repère orthonormé. D'une façon plus précise, la face radiale 31 de l'épaulement 27 qui marque l'extrémité du manchon tubulaire 26 présente deux gorges semi-circulaires 28 ', 29 ', axées à angle droit, dans lesquelles sont respectivement disposés deux niveaux à bulle 28, 29 (axes X'X, Y'Y perpendiculaires à l'axe longitudinal du tube 2). De même, la paroi cylindrique de l'épaulement présente une gorge axiale 30 ' semi-circulaire (qui s'étend sur une génératrice) dans laquelle se trouve partiellement logé le troisième niveau à bulle 30 (axe Z', Z parallèle à l'axe longitudinal du tube 2). Il est clair que grâce à une telle disposition, le réglage du tube 2 en position et en orientation se trouve considérablement facilité, l'attention de l'opérateur n'ayant à se concentrer que dans une même partie du dispositif. Comme cela a été décrit dans la demande de brevet précitée, le tube 2 peut être entraîné en rotation autour de son axe, soit manuellement, soit grâce à une motorisation. Dans ce cas, le manchon de support 26 peut être entraîné en rotation avec le tube 2 ou être maintenu fixement par rapport à ce dernier. 7 - 8 2698961 L'avantage de cette dernière solution consiste en ce qu'une rotation du tube 2 n'engendre pas de modification de l'état des niveaux 28, 29, 30. 9 - Revendications 1 Dispositif émetteur d'un faisceau de rayonnement laser apte à servir de niveau, notamment en vue d'effectuer des visées et d'exécuter des tracés, ce dispositif faisant intervenir un tube calibré ( 2) à l'intérieur duquel est logé un composant émetteur laser ( 1) dont l'axe optique d'émission coïncide avec l'axe mécanique du tube ( 2), des moyens de renvoi ( 9) du faisceau laser dans une direction déterminée vis-à-vis dudit axe et, éventuellement, des moyens permettant de faire tourner le tube ( 2) autour dudit axe, caractérisé en ce qu'il comprend: un miroir ( 9) monté fixement à l'extrémité du tube ( 2) et orienté à 450 du faisceau laser incident de manière à renvoyer un faisceau réfléchi perpendiculairement à l'axe du tube, un embout ( 13) monté rotatif sur ladite extrémité du tube ( 2), coaxialement à ce dernier, cet embout ( 13) étant muni d'une pluralité d'orifices ( 20 ' à 23 ') axés perpendiculairement au tube ( 2) de manière à pouvoir être amenés et centrés coaxialement au faisceau réfléchi ( 10), par une simple rotation de l'embout ( 13), une pluralité de systèmes optiques ( 24, 25) respectivement montés dans lesdits orifices ( 20 ' à 23 ') et, de préférence, préréglés en usine. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un système de crantage permettant d'indiquer les positions angulaires de l'embout ( 13) pour lesquelles les systèmes optiques ( 24, ) se trouvent correctement centrés sur le faisceau laser ( 10) réfléchi par le miroir ( 9). 3 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des systèmes optiques ( 24, 25) est interchangeable. 4 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'un des systèmes optiques ( 24, 25) est monté pivotant de manière à pouvoir tourner sur lui-même autour de l'axe défini par le faisceau réfléchi ( 10). Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des systèmes optiques ( 24, 25) consiste en un réseau holographique. 6 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des systèmes optiques ( 24, 25) consiste en une lentille cylindrique. 7 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un au moins des systèmes optiques ( 24, 25) comprend un diaphragme. 8 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit tube ( 2) est porté par une pièce de support ( 26) regroupant trois niveaux à bulle dont les axes définissent un repère orthonormé (X, X', Y, Y', Z, Z'). 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la susdite pièce de support ( 26) présente la forme d'un manchon cylindrique épaulé à une extrémité à l'intérieur duquel vient s'engager étroitement le tube ( 2), en ce que la face antérieure ( 31) de l'épaulement ( 27) qui s'étend dans un plan de - il 2698961 section droite comprend deux rainures à angle droit ( 28 ', 29 ') dans lesquelles sont logés deux niveaux à bulle respectifs ( 28, 29), et en ce que la face cylindrique de l'épaulement ( 27) comporte une rainure axiale ( 30 ') logeant partiellement un troisième niveau à bulle ( 30).