Brevet FR2741149A1 — publié le 19970516

La présente invention concerne une cible de visée, notamment pour le guidage d'un appareil de forage tel qu'un tunnelier. Les tunneliers, comme d'autres appareils de forage, doivent être guidés avec précision lors de leur progression dans le sol. A cet effet, il est connu d'utiliser un rayon laser immobile dont la trajectoire parfaitement rectiligne fournit un repère fiable lors du déplacement du tunnelier. De manière plus précise, on immobilise en un point du tunnel un émetteur de rayon laser qui envoie un rayon lumineux dans une direction donnée et l'on fixe sur le tunnelier une cible qui est généralement constituée par une petite plaque de matière plastique transparente, telle que du polymétacrylate, sur laquelle le point d'impact du rayon lumineux est clairement visible. Bien que particulièrement fiable, cette méthode ne donne pas entière satisfaction car elle nécessite de nombreuses manipulations qui ralentissent considérablement la progression du tunnelier. En effet, d'une part, elle implique que l'on observe en permanence, ou du moins très fréquemment, la cible pour savoir si elle se trouve toujours sur la trajectoire du rayon lumineux fixe. D'autre part, à partir de la seule information selon laquelle la cible se trouve ou ne se trouve pas sur la trajectoire du rayon lumineux, il n'est pas possible de connaître le sens de déviation du tunnelier, ce qui est pourtant indispensable pour pouvoir le guider efficacement En outre, non seulement il n'est pas possible de connaître la déviation du tunnelier, mais il est également impossible de déterminer l'orientation de ce dernier lors de sa déviation. Or, l'orientation du tunnelier est une information essentielle car elle permet d'anticiper la trajectoire du tunnelier et d'éviter des écarts trop importants avec un tracé théorique souhaité. La présente invention propose une cible de visée qui, tout en étant simple et économique, est à même de fournir en permanence des informations quant à la position du tunnelier et à son orientation. La cible selon l'invention n'est bien entendu pas limitée au seul guidage d'un tunnelier, mais peut être utilisée pour guider toutes sortes d'appareils, notamment de travaux publics, qui doivent suivre une trajectoire précise lors de leur progression. La présente invention a pour objet une cible de visée, notamment pour le guidage d'un appareil de forage tel qu'un tunnelier, caractérisée par le fait qu'elle comporte un écran semi-transparent apte à recevoir un rayon lumineux qui le traverse en un premier point d'impact, un miroir placé en amont de l'écran semi-transparent dans le sens de propagation du rayon lumineux et apte à renvoyer ce rayon lumineux sur l'écran semi-transparent en un second point d'impact, et des moyens de détection pour déterminer la position du premier et du second points d'impact du rayon lumineux sur l'écran semi-transparent. On comprend que la cible selon l'invention, qui met en oeuvre deux points d'impact du rayon lumineux, peut renseigner sur sa propre orientation par rapport à la direction du rayon lumineux et, par suite, sur l'orientation de l'appareil auquel elle est assujettie. Ainsi, les moyens de détection de la cible peuvent être raccordés à des moyens de calcul pour en déduire la position et/ou l'orientation de l'appareil de forage par rapport à une position de référence prédéterminée. Grâce à la présence des moyens de détection aptes à déterminer la position des points d'impact sur l'écran semi-transparent, les informations fournies par la cible sont disponibles en permanence. Par exemple, ces informations peuvent être directement transmises à un dispositif de guidage de l'appareil, ce qui permet, par un contrôle en boucle fermée, d'assujettir le déplacement de l'appareil à la direction indiquée par le rayon lumineux. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, les moyens de détection comprennent une caméra vidéo orientée pour filmer la face de l'écran semi-transparent située du côté du miroir. Dans une variante, cette caméra vidéo est orientée vers le miroir et filme l'image de l'écran semi-transparent reflétée par le miroir. Dans cette variante, le miroir remplit deux fonctions puisqu'il permet la formation du second impact sur l'écran semi-transparent ainsi que la prise de vues de la caméra. Le fait de pouvoir utiliser le miroir pour filmer l'écran semi-transparent présente notamment l'avantage de réduire les dimensions de la cible. La présente invention a également pour objet un système de guidage d'un appareil, notamment d'un appareil de forage tel qu'un tunnelier, caractérisé par le fait qu'il comprend un émetteur de rayon laser apte à être positionné fixement à l'extérieur de l'appareil et une cible telle que décrite ci-dessus, apte à être assujettie audit appareil. La présente invention a enfin pour objet un tunnelier équipé d'une cible telle que décrite ci-dessus. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant un mode de réalisation donné à titre d'exemple nc limitatif en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une portion de tunnel en cours de réalisation, - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une cible selon un mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue schématique en perspective de la cible de la figure 2. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un tunnelier 1 en cours de réalisation d'un forage 2 dans le sol. Une flèche indique le sens de progression du tunnelier. Un émetteur de rayon laser 3 est positionné de façon précise en un point du tunnel éloigné du tunnelier et émet un rayon lumineux fixe 4 en direction d'une cible 5 assujettie au tunnelier 1. O La cible comprend un boitier opaque 6 dont une extrémité ouverte 7 est obturée par une plaque de verre fumé 8 qui constitue un écran semi-transparent au sens de l'invention. Dans le boîtier 6, à l'opposé de l'écran semi-transparent 8, se trouve un miroir 9 qui est légèrement incliné par rapport audit écran semi-transparent. Une caméra vidéo miniature 10 est fixée en partie supérieure du boîtier dans un logement 11 prévu à cet effet. Des moyens de calcul, non représentés, sont reliés à la caméra et, par un traitement de l'image transmise par la caméra, déterminent les coordonnées des points d'impact A et B sur l'écran semi-transparent 8 et en déduisent la position et/ou l'orientation du tunnelier par rapport à une position de référence qui peut être par exemple choisie comme étant la position initiale du tunnelier au début du forage. De tels moyens de calcul peuvent être constitués par un micro-ordinateur programmable embarqué sur le tunnelier. Ce micro-ordinateur peut, en outre, être raccordé à un dispositif de guidage du tunnelier pour piloter ou assister le pilotage de ce dernier. Sur la figure 2, on a représenté le rayon lumineux 4 qui pénètre dans le boîtier 6 en traversant l'écran semi-transparent 8 en un premier point d'impact A, se réfléchit sur le miroir 9 et aboutit à nouveau sur l'écran semi-transparent en un second point d'impact B. On comprend que la présence des deux points d'impact A et B permet de déterminer la position et l'orientation de la cible par rapport au rayon lumineux. En particulier, l'écartement entre les deux points d'impact est fonction de l'inclinaison de la cible, c'est-à-dire l'angle u formé entre le rayon lumineux 4 et un axe Ox solidaire de la cible. De méme, l'angle v formé entre la verticale et une droite D passant par les deux points d'impact renseigne sur la rotation effectuée par la cible autour de l'axe Ox. En outre, la position du premier point d'impact A sur l'écran semi-transparent indique le déplacement absolu de la cible par rapport au rayon lumineux. Ainsi, grâce à la cible selon l'invention, on peut non seulement savoir en permanence si la cible se trouve sur le trajet du rayon lumineux, mais on peut également connaître la déviation du tunnelier, sa position et son orientation à tout instant dans le forage. 11 est bien entendu que le mode de réalisation qui vient d'être décrit ne présente aucun caractère limitatif et qu'il pourra recevoir toute modification désirable sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Cible de visée, notamment pour le guidage d'un appareil de forage tel qu'un tunnelier, caractérisée par le fait qu'elle comporte un écran semi-transparent (8) apte à recevoir un rayon lumineux (4) qui le traverse en un premier point d'impact (A), un miroir (9) placé en amont de l'écran semi-transparent (8) dans le sens de propagation du rayon lumineux et apte à renvoyer ce rayon lumineux sur l'écran semi-transparent (8) en un second point d'impact (B), et des moyens de détection (10) pour déterminer la position du premier (A) et du second (B) points d'impact du rayon lumineux sur l'écran semi-transparent. 2. Cible selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les moyens de détection comprennent une caméra vidéo (10) orientée pour filmer la face de l'écran semi-transparent (8) située du côté du miroir (9). 3. Cible selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la caméra vidéo (10) est orientée vers le miroir (9) et filme l'image de l'écran semi-transparent (8) reflétée par le miroir. 4. Système de guidage d'un appareil, notamment d'un appareil de forage tel qu'un tunnelier, caractérisé par le fait qu'il comprend un émetteur de rayon laser apte à être positionné fixement à l'extérieur de l'appareil et une cible selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. 5. Tunnelier équipé d'une cible selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.