Brevet FR2815446A1 — publié le 20020419

DISPOSITIF DE REPRODUCTION VIRTUELLE ET/OU PHYSIQUE DE FORMES La présente invention concerne un dispositif à l'aide duquel il est possible de relever des formes multiples sur des matières vivantes ou non afin d'en réaliser l'affichage virtuel à l'écran et une reproduction physique. La capture de ces formes est habituellement réalisée au moyen de procédés laser ou de procédés photographiques qui dans le premier cas nécessitent la mise en oeuvre de technologies coûteuses, et dans le second cas ne permettent pas d'obtenir un détail suffisant des formes, volumes et mesures relevés sur le sujet. La présente invention permet de remédier à ces inconvénients grâce à une première caractéristique qui consiste à utiliser la technologie des capteurs à ultrasons organisés et gérés d'une manière originale. L'application de cette technologie permet de capter des informations à partir de transducteurs à ultrasons servant à la fois à l'émission et à la réception des signaux. Disposant d'un rythme d'impulsions de plusieurs milliers par seconde selon la distance entre les capteurs et la cible, les capteurs émettent des signaux ultrasoniques spécialement codés et reçoivent les échos réfléchis par la cible pour les décoder ensuite. Le résultat obtenu est transmis à une unité centrale de gestion sous la forme d'un signal analogique. La plage de détection est définie par la portée maximale et la distance de détection minimale. La capture des formes est réalisée grâce à l'utilisation d'un nombre suffisant de capteurs disposés de manière à relever l'ensemble des formes de la cible considérée. Tous les capteurs étant reliés électriquement entre eux, ils sont dotés de moyens de synchronisation. Les tensions relevées par chacun des capteurs à ultrasons sont converties en distance d'éloignement entre chacun des capteurs et la surface réfléchissante correspondante. L'acquisition des données s'effectue au moyen d'une carte dédiée reliée électriquement à tous les capteurs et le traitement de ces données est réalisé à l'aide d'un programme ou logiciel spécifique. Les matrices XYZ ainsi obtenues représentent un ensemble de points correspondant aux formes, dimensions et contours de la cible sur laquelle ils ont été relevés. L'injection de ces données dans un graphe en deux dimensions trace les courbes respectives de chaque capteur par rapport à la cible. Un programme d'extension automatique dédié permet de reconstituer à l'écran le modèle correspondant à la cible numérisée. Selon une quelconque application, ces données pourront être transmises en un lieu distant utilisant par exemple le réseau Internet. Le dispositif selon l'invention permet, en utilisant un nombre suffisant de capteurs à ultrasons (5) positionnés mécaniquement dans un mode préféré, sur un support mobile ou bras (3) selon une organisation géométrique adéquate, de numériser les formes et les volumes et de déterminer les mesures d'un corps quelconque ou cible (22). Les figures annexées illustrent l'invention selon ses différentes spécificités. La figure 1 représente une vue d'ensemble de la construction préférée du principe de l'invention. La figure 2 représente une vue schématique du bras mobile (3), support des capteurs à ultrasons (5). La figure 3 représente schématiquement quelques exemples en vue de dessus, de parcours pouvant être suivis par le bras mobile (3) support des capteurs (5). La figure 4 représente le schéma synoptique du principe de l'invention. En référence à ces figures, l'invention comporte dans un mode de réalisation préféré, un châssis (1) constitué de profilés métalliques, comportant dans sa partie supérieure un support métallique mobile (13) sur lequel est fixé au moins une table de mouvement mobile à l'horizontale (7) supportant un plateau tournant à l'horizontale à 360 degrés (9). Un bras (3) support des capteurs à ultrasons (5) de forme et de dimensions appropriées est fixé solidairement dans sa partie supérieure au plateau tournant (9). La table de mouvement mobile (7) comporte une vis sans fin actionnée par un moteur électrique (8) qui permet le déplacement d'une partie mobile sur la partie inférieure de laquelle est fixé un plateau tournant (9) actionné par un moteur électrique (10), plateau auquel est solidarisé le bras (3) support de capteurs (5). L'ensemble ainsi constitué permet grâce à un groupe de variateurs disposé dans l'armoire électrique de commande (18), de déplacer le bras (3) selon un parcours adéquat autour de la cible, par exemple un corps humain (22). Ainsi décrite, l'invention permet de donner un mouvement au bras (3) dans les axes nécessaires, selon un parcours variable dans la périphérie du corps numérisé (22). L'invention comporte dans la partie inférieure du châssis (1) un support métallique mobile à la verticale (13) sur lequel sont fixés la table de mouvement (7) et le plateau tournant (9). Le support métallique mobile (13) se déplace à la verticale, par exemple au moyen de deux vérins (11) électriques, disposés de part et d'autre du châssis (1). Ces vérins sont synchronisés entre eux de sorte que le déplacement du support métallique mobile (13) reste constamment symétrique. Le support métallique mobile (13) est maintenu par des guides ou glissières mécaniques disposés solidairement sur les montants verticaux du châssis (1) permettant ainsi le déplacement constant et régulier dans la direction verticale, de l'ensemble constitué par la table (7) et moteur (8), le plateau tournant (9) et moteur (10) ainsi que le bras (3). Un capteur à ultrasons (4) relié à l'armoire de commande (18) est disposé dans la partie supérieure du bras (3). Il permet dans un mode de réalisation préféré de prendre une mesure de distance par rapport au sommet du corps (22) et de placer le bras (3) dans la position optimale par rapport au corps (22) à numériser. Ce capteur (4) permet également grâce au programme de traitement des données (28), de connaître la mesure de hauteur ou taille du corps (22) à numériser. Dans un mode préféré, un capteur (2) par exemple à ultrasons, est disposé dans la partie inférieure du châssis (1). Géré par le même programme de traitement des données (28), il permet de compléter la capture de données dans la partie inférieure de la cible (22). S'agissant d'un corps humain, ce capteur (2) permet d'effectuer une mesure précise de la hauteur d'entrejambes. L'invention, dans son originalité, comporte un dispositif de pesage électronique (17) intégré dans la partie inférieure du châssis (1) relié électriquement au coffret de commande (18). Ce dispositif de pesage (17) permet de mesurer et d'enregistrer la caractéristique de poids relative à la cible/corps (11) numérisé. Le bras (3) effectue un parcours périphérique autour du corps (22), se positionnant à la distance optimale par rapport à la cible (22) devant être numérisé. La figure (3) présente un exemple de parcours pouvant être suivi par le bras (3). Ce parcours peut être de différentes formes. Par exemple, lorsqu'il s'agit d'un corps humain (22), le parcours est constitué de deux voies longitudinales et de deux voies circulaires. Dans un mode préféré, l'invention comporte par exemple un ensemble d'au moins deux capteurs infrarouges (20) positionnés sur un support lui-même fixé dans la partie supérieure du bras (3) et reliés électriquement à l'armoire de commande (18). Ces capteurs (20) complétés de réflecteurs (14) autorisent au terme de chaque trajet longitudinal du bras (3) le déclenchement du mouvement rotatif dudit bras sur 180 degrés, au terme duquel le bras (3) reprend sa course longitudinale etc. La figure 4 qui représente le schéma synoptique du principe général de l'invention, montre que chaque élément électrotechnique est relié électriquement à l'armoire électrique de commande (18). Dans un mode de réalisation préféré, un programme original de mouvement (24) permet d'organiser et d'ordonner le parcours du bras (3) support des capteurs (5). Les informations relevées par les capteurs (2,4, 5) pendant le parcours ou balayage sont enregistrées par le programme d'acquisition de données (26) puis interprétées par un programme spécifique de traitement des données (28). Les informations recueillies puis traitées pourront apparaître sur le moniteur (30) relié à l'unité centrale (29) reproduisant en trois dimensions grâce à une carte vidéographique (32) la cible (22) dans l'ensemble de ses volumes, morphologie, attitude, mesures, poids, etc. Plusieurs options périphériques pourront être raccordées à l'unité centrale (29) tel qu'un lecteur de carte à mémoire (35), une imprimante (34), etc. L'unité centrale (29) peut être raccordée aux multiples réseaux de télécommunications, permettant d'autoriser ainsi l'envoi des fichiers informatiques ainsi constitués vers un lieu distant. L'invention permet donc de réaliser un scanneur original d'un haut niveau de performance technique, d'un faible coût économique capable de scanner des formes de grande taille. L'invention permet de réaliser un dispositif de mesure de poids ou balance (17) géré par l'unité centrale (29) et doté d'un lecteur enregistreur de carte à mémoire (35) permettant d'enregistrer les données relevées par le dispositif sur la cible (22), afin d'en faire une reproduction physique, par exemple par un mode de prototypage rapide. REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de mesurer des volumes, formes et dimensions sur des personnages vivants et/ou sur des corps solides inertes, caractérisé en ce qu'il utilise des capteurs à ultrasons (5) disposés entre autres sur un bras mobile (3) fixé solidairement à un ensemble de mouvement électromécanique lui permettant de se déplacer dans tous les axes de sorte à numériser l'ensemble d'une cible (22). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le bras (3) doté de capteurs (5) se déplace autour de la cible (22) et verticalement à l'aide d'au moins une table de mouvements (7), d'un plateau tournant (9) et d'au moins un vérin (11). 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que l'ensemble de mouvement composé d'une table (7) et d'un plateau tournant (9) supportant le bras (3) et le vérin (11) est relié électriquement à une unité centrale (29) dont une des fonctions est de positionner le bras (3) et d'en gérer le trajet. 4. Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que l'ensemble de mouvement est mû par des moteurs (8,10) reliés à une armoire de commande (18) commandée par une unité centrale (29) dotée d'un programme de mouvement (24). 5. Dispositif selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le bras (3) est muni dans sa partie supérieure, d'un capteur de distance (4) qui ordonne automatiquement le positionnement dudit bras à une distance adéquate du sommet de la cible (22) grâce aux vérins commandés (11), permettant ainsi de réaliser une mesure de hauteur de ladite cible 6. Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce qu'il est équipé dans la partie inférieure d'un dispositif de mesure de poids ou balance (17) géré par l'unité centrale (29) 7. Dispositif selon les revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les capteurs (4,5) déterminent automatiquement à l'aide du programme de mouvement dédié (24), le positionnement et le parcours optimal du bras (3) par rapport à la cible (22). 8. Dispositif caractérisé en ce que les données relevées par les capteurs (2,4, 5) sont enregistrées par un logiciel d'acquisition dédié (26), puis interprétées par un programme de traitement de données spécifique (28). 9. Dispositif permettant d'exploiter les données capturées selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il utilise une unité centrale (29) et différents programmes spécifiques (26,28) afin de reproduire ces données en trois dimensions sur le moniteur (30) et/ou d'en faire une reproduction physique, par exemple par un mode de prototypage rapide. 10. Dispositif selon les revendications 8 et 9 caractérisé en ce que les données obtenues permettent de reproduire avec précision à l'écran, en trois dimensions, les formes et les mesures de la cible (22) numérisée à l'aide d'une carte vidéographique (32). 11. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le dispositif ainsi constitué est doté d'un lecteur/enregistreur de carte à mémoire (35) permettant d'enregistrer les données relevées sur la cible (22), par le procédé. 12. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que toutes les fonctions électriques et informatiques sont gérées par une unité centrale (29) reliée à un moniteur (30) et dotée de sorties, entre autres imprimante (34), télécommunications, etc...