Brevet FR2747775A1 — publié le 19971024

L'invention a trait à un procédé et à un dispositif de mesure de la position d'un ou plusieurs points dans l'espace au moyen d'un théodolite. Un théodolite est un instrument de géodésie et de topographie servant à mesurer les angles réduits à l'horizon, les distances zénithales et les azimuts. Cet instrument, qui est utilisé en effectuant des visées, est destiné à fonctionner en étant fixé sur un support ou trépied définissant un repère pour les opérations géométriques qu'il permet. Un théodolite peut être animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe principal, orienté verticalement, cette rotation permettant la mesure de l'angle azimutal ou horizontal d'un point dont la position doit être déterminée. Un palier, généralement un palier à billes, permet cette rotation du théodolite par rapport au support sur lequel il est fixé. Ce palier doit être défini et réalisé de façon précise, car tout défaut ou irrégularité de ce palier se traduit par des erreurs de mesure sur l'angle azimutal et surtout sur l'angle vertical. Les théodolites de l'art antérieur fonctionnent correctement lorsque le théodolite est dans sa position normale de fonctionnement, c'est-à-dire lorsque l'axe principal est vertical et lorsque le théodolite est situé au-dessus de son support. Or, il arrive que, pour certaines applications, il est opportun d'utiliser le théodolite dans une position différente, en particulier en position couchée, voire même en position inversée. En effet, un théodolite peut être utilisé pour le réglage dimensionnel d'une antenne parabolique de grandes dimensions, pour la mesure de la rectitude et des dimensions d'un puits ou pour des visées du haut d'un édifice incliné tel que des grilles d'un barrage hydroélectrique. Ainsi, par exemple, dans le cas du réglage-calibrage d'une antenne parabolique visant un satellite géo-stationnaire, il arrive que l'antenne soit orientée avec un angle faible par rapport à l'horizontale de façon à viser un satellite se trouvant à moins de 70 au-dessus de l'horizon. La position de travail de l'antenne est donc très inclinée et, compte tenu de la masse de l'antenne, une déformation de celle-ci sous son poids propre peut avoir lieu par rapport à sa géométrie lorsqu'elle vise le zénith. C'est pourquoi il est nécessaire de régler dimensionnellement l'antenne en position, c'est-à-dire lorsqu'elle est inclinée. Or, pour le réglage dimensionnel d'une antenne parabolique, on installe au vertex ou sommet de celle-ci un théodolite avec lequel on vise des points particuliers de la surface parabolique afin de déterminer et, éventuellement de modifier, leurs positions en valeur relative par rapport à l'axe radio-électrique de référence de l'antenne. Compte tenu de ce qui précède, il est donc nécessaire d'utiliser le théodolite en position inclinée. Dans ce cas, le palier permettant la rotation du théodolite au-dessus de l'axe principal doit fonctionner dans une position inclinée pour laquelle il n'est pas adapté. En effet, les billes faisant partie des roulements ont tendance à s'accumuler dans la partie inférieure du palier et celui-ci se détériore petit à petit et peut même gripper. En tout état de cause, et même si le palier ne grippe pas, un couple dû au poids du théodolite s'exerce en permanence sur le palier et il se produit une usure prématurée de ses constituants, ce qui a pour conséquence de fausser les mesures obtenues avec le théodolite. Une situation analogue apparaît lorsque l'on doit mesurer la géométrie d'un puits et ses dimensions avec un théodolite. Il est alors nécessaire de faire fonctionner le théodolite avec un angle principal sensiblement vertical inversé, c'est-à-dire dans une position pour laquelle le palier n'est pas adapté. L'invention vise à résoudre ces problèmes et à proposer un procédé et un dispositif de mesure de la position d'un ou plusieurs points dans l'espace, et en particulier d'un grand nombre de points, permettant l'utilisation d'un théodolite en position inclinée sans que les mesures obtenues ne soient faussées. Dans cet esprit, l'invention concerne un procédé de mesure de la position d'un ou plusieurs points dans l'espace au moyen d'un théodolite fixé sur un support, ledit théololite comprenant un palier permettant sa rotation autour d'un axe principal, caractérisé en ce qu'il consiste à exercer un effort de traction axiale sur une partie mobile dudit palier à travers une partie fixe dudit palier. Grâce à l'invention, le palier du théodolite est en permanence soumis à un effort constant quelle que soit l'orien- tation du théodolite. I1 ne risque donc pas d'usure prématurée risquant de fausser les mesures. Le procédé de l'invention est applicable quelle que soit l'orientation du théodolite mais, selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, le théodolite est utilisé dans une position où son axe principal est incliné par rapport à la verticale. C'est en effet dans ce cas que l'invention revêt tout son intérêt. L'invention concerne aussi une méthode de réglage dimensionnel d'une antenne parabolique, caractérisée en ce quelle inclut un procédé tel que précédemment décrit. Grâce à la méthode de l'invention, le réglage dimensionnel de l'antenne parabolique est facilité et les mesures obtenues avec le théodolite sont fiables, quelle que soit sa position par rapport à la verticale. L'invention concerne enfin un dispositif de mesure de la position d'un ou plusieurs points dans l'espace, permettant de mettre en oeuvre le procédé et la méthode de l'invention. Plus spécifiquement, le dispositif de l'invention comporte un théodolite fixé sur un support, ce théodolite comprenant un palier permettant sa rotation autour d'un axe principal. Le dispositif de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de traction apte à exercer un effort de traction axial sur une partie mobile du palier à travers une partie fixe du palier. Grâce au dispositif de l'invention, un effort de traction peut être exercé sur le palier, ce qui permet de contrer le couple dû au poids du théodolite et de répartir plus uni formé ment les contraintes sur son pourtour et donc d'éviter sa détérioration. Selon un premier aspect avantageux de l'invention, le moyen de traction est réglable, de sorte que la valeur de l'effort de traction et réglable elle aussi. Ainsi, la valeur de l'effort de traction peut être adaptée au théodolite utilisé, de façon à être suffisante pour éviter les variations d'assiette de la partie tournante du théodolite par rapport à sa partie fixe, mais pas trop importante pour ne pas détériorer les éléments constitutifs du palier, en particulier pour ne pas déformer les billes qu'il contient. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le moyen de traction comprend un câble tendu entre un point fixe par rapport au support et un élément solidaire de la partie mobile du palier. Ce câble peut traverser la partie fixe du palier pour être fixé à l'élément solidaire de la partie mobile. I1 s'est avéré particulièrement avantageux, en pratique, de prévoir que l'élément solidaire de la partie mobile du palier est la queue de prisme du théodolite, cette pièce étant relativement facilement accessible pour y fixer le câble du moyen de traction. Selon un autre aspect particulièrement avantageux de l'invention, le câble est fixé sur l'élément solidaire de la partie mobile, c'est-à-dire par exemple sur la queue de prisme, en un point sensiblement axial, ce qui garantit que l'effort de traction transmis au palier du théodolite est sensiblement axial et permet d'éviter tout danger de détérioration, voire de destruction du palier, dû à un couple angulaire qui risquerait d'apparaître si le câble n'était pas fixé dans une position axiale. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un dispositif de mesure de la position d'un ou plusieurs points dans l'espace conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe d'une antenne parabolique - la figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif conforme à l'invention, comprenant un théodolite installé au sommet de l'antenne de la figure 1 - la figure 3 est une vue en plan en coupe longitudinale partielle du dispositif de la figure 2 et - la figure 4 est une vue de détail en coupe longitu dinale à plus grande échelle selon l'axe ZZ' perpendiculairement à la figure 3. Sur la figure 1, une antenne parabolique 1 de télécommunication par satellite de radioastronomie comprend un subréflecteur 2 en forme d'hyperboloïde destiné à faire converger les ondes reçues au sommet ou vertex 3 de l'antenne 1. L'antenne 1 est montée sur un support articulé composée de deux structures 4 et 5 reposant sur un bâti 6. Le support articulé formé par les structures 4 et 5 permet d'orienter l'antenne 1 en direction de la source des ondes qu'elle reçoit ou de la cible des ondes qu'elle emet. L'angle a d'inclinaison de l'antenne par rapport à l'horizontale peut être faible et, par exemple, inférieur à 70. Dans ce cas, la structure de l'antenne, qui peut avoir un diamètre de l'ordre de 30 m, est déformée sous son poids propre. C'est pourquoi, il est opportun d'effectuer le réglage dimensionnel de l'antenne 1 lorsqu'elle est en position de visée. Pour ce faire, un théodolite 10 est installé au sommet 3 de l'antenne 1 afin de mesurer la position de mires 11 réparties sur la surface de l'antenne 1. Compte tenu de la position inclinée de l'antenne 1, le théodolite doit travailler en position inclinée avec des risques de détérioration de son palier à cause du mauvais positionnement des billes du roulement ou du couple exercé par le poids du théodolite sur le palier. Le théodolite apparaît plus clairement à la figure 2. Il est monté sur une poutre 12 formant support et appartenant à l'antenne 1 ou à l'extrémité de la structure 4. Conformément à l'invention, un moyen de traction, apte à exercer un effort de traction axiale sur une partie mobile du palier du théodolite 10 à travers une partie fixe de ce palier, comprend une tige 13 fixée sur la surface de la poutre 12 opposée au théodolite 10 et dont l'extrémité est pourvue d'une poulie 14, munie d'une gorge externe 14a. La poutre 12 est percée d'un orifice 12a à travers lequel un câble 15 est relié à une partie mobile du théodolite à la manière qui apparaît plus clairement à la figure 3. Le câble 15 peut être en acier ou en matériau synthétique tel que, par exemple, en Nylon (marque déposée). Le théodolite comprend classiquement une queue de prisme 16 dont la partie centrale est constituée par un séparateur de faisceau 17 grâce auquel un faisceau lumineux incident est divisé en deux faisceaux 18a et 18b représentatifs de la position angulaire d'un cercle 19 de mesure de la position azimutale du théodolite, ces faisceaux 18a et 18b étant transmis à travers un rhomboèdre 20 à un microscope optique 21. L'angle zénital est classiquement mesuré autour d'un axe de tourillons XX' grâce à un disque vertical 22. Comme il apparaît plus clairement à la figure 4, le câble 15 est fixé à la queue de prisme 16 grâce à une vis 23 traversant le séparateur de faisceau 17 et immobilisée grâce à deux écrous 23a et 23b à l'intérieur de celui-ci. Le câble 15 comprend deux extrémités 15a et 15b en forme de boucle aptes à entourer la vis 23. Les extrémités 15a et 15b ont la même longueur, de sorte que l'effort transmis à la queue de prisme par le câble 15 est sensiblement axial. D'autre part, l'autre extrémité du câble 15 est fixée à un dynamomètre 24 porté par la tige 13. Le dynamomètre 24 est mobile sur la tige 13, qui est filetée, grâce à une molette 25 prisonnière d'un support 26 portant le dynamomètre 24 et susceptible de coulisser en fonction des mouvements de la molette 25. Ainsi, en fonction de la position du support 26 sur la tige 13, le câble 15 est plus ou moins tendu, ce qui permet de régler la valeur de l'effort de traction exercé par le câble 15. Le théodolite comprend une platine en étoile 27 fixée sur la poutre 12, cette platine 27 recevant trois pieds, dont deux 28 et 29 sont visibles à la figure 3, qui sont pourvus de vis calantes. Un corps ou embase 30 est supporté par les pieds 28 et 29 et verrouillé sur la platine 27 grâce à un verrou 31. Le corps 30 supporte un carter 32 à l'intérieur duquel est disposé le cercle horizontal 19. Le carter 32 est pourvu d'une ouverture centrale tubulaire 32a terminée par un chanfrein 32b. Par ailleurs, la queue de prisme 16 est solidaire d'un tube 33 logé dans l'ouverture centrale 32a et supportant la partie supérieure du théodolite 10. Le tube 33 est venu de matière avec un carter supérieur 34, en forme de lyre, du théodolite. Comme il apparaît aux figures 3 et 4, la zone de raccordement du tube 33 avec le carter 34 est disposée sensiblement en regard du chanfrein 32b. Plusieurs billes en acier 35 sont disposées dans l'intervalle ainsi défini et constituent un roulement à billes permettant la rotation du carter supérieur 34 par rapport au carter inférieur 32 autour de l'axe principal ZZ' du théodolite. Ainsi, le câble 15 est apte à exercer un effort de traction axial sur la queue de prisme 16, c'est-à-dire sur le tube 33 et le carter supérieur 34 > à travers le corps 30 et la platine 27, ce qui permet de contraindre le palier formé par le chanfrein 32b, les billes 35 et l'arête de raccordement du tube 33 et du carter 34 de façon suffisante pour qu'il ne se détériore pas, y compris dans le cas ou le théodolite fonctionne en position inclinée. En particulier, grâce à l'invention, les billes 35 n'ont pas tendance à se regrouper dans la partie inférieure du palier en position inclinée. Il s'est avéré en pratique que l'effort F compris entre 1 et 3 Newton est de préférence de l'ordre de 1,5 Newton est adapté au but recherché et ne risque pas de détériorer le palier, en particulier ne risque pas d'écraser les billes 35, alors qu'il est efficace pour maintenir le palier sous une pression suffisante et constante quel que soit le degré d'inclinaison du théodolite. Selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, le câble est fixé sur la queue de prisme en un point sensiblement axial puisqu'il est fixé dans le séparateur de faisceau, de sorte que l'effort qu'il peut exercer sur les éléments 16, 33 et 34 est sensiblement axial, ce qui évite tout risque de destruction ou de détérioration du palier dû à un couple parasite qui serait engendré si l'effort F n'était pas axial. Ainsi, le théodolite de l'invention peut être utilisé dans la position inclinée représentée à la figure 1 sans risque de se détériorer. L'invention qui a été décrite constitue donc une méthode de réglage dimensionnel d'une antenne parabolique, puisqu'elle permet un réglage efficace de celle-ci sans détérioration du théodolite. Cependant, l'invention est aussi applicable dans d'autres circonstances, en particulier pour mesurer la géométrie et les dimensions d'un puits ou plus généralement dans tous les cas où il est nécessaire de faire fonctionner un théodolite dans une position inclinée par rapport à la verticale. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure de la position d'un ou plusieurs points (11) dans l'espace au moyen d'un théodolite (10) fixé sur un support (12), ledit théodolite comprenant un palier (32b, 33-35) permettant sa rotation autour d'un axe principal (ZZ'), caractérisé en ce qu'il consiste à exercer un effort de traction axial sur une partie mobile (33, 34) dudit théodolite à travers une partie fixe (27, 30) dudit théodolite. 2. Procédé de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit théodolite est utilisé dans une position où ledit axe principal (ZZ') est incliné par rapport à la verticale. 3. Procédé de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit effort de traction est compris entre 1 et 3 N. 4. Méthode de réglage dimensionnel d'une antenne parabolique (1), caractérisée en ce qu'elle inclut un procédé selon l'une des revendications 1 à 3. 5. Dispositif de mesure de la position d'un ou plusieurs points (11) dans l'espace comportant un théodolite (10) fixé sur un support (12), ledit théodolite comprenant un palier (32b, 33-35) permettant sa rotation autour d'un axe principal (ZZ), caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de traction (13-15, 24-26) apte à exercer un effort de traction axial sur une partie mobile (33, 34) dudit théodolite à travers une partie fixe (27, 30) dudit théodolite. 6. Dispositif de mesure selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen de traction (13-15, 24-26) est réglable, de sorte que la valeur dudit effort de traction est réglable. 7. Dispositif de mesure selon les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit moyen de traction comprend un câble (15) tendu entre un point (24) fixe par rapport audit support (12) et un élément solidaire (16) de ladite partie (33, 34) mobile dudit palier. 8. Dispositif de mesure selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit câble (15) est fixé sur ledit élément (16) solidaire de ladite partie mobile (33, 34) en un point sensiblement axial. 9. Dispositif de mesure selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit élément solidaire de ladite partie mobile dudit palier est la queue de prisme (16) dudit théodolite (10). 10. Dispositif de mesure selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit câble (15) est fixé à ladite queue de prisme (16) par une vis (23) pénétrant dans le séparateur de faisceaux (17) de ladite queue de prisme.