Brevet FR2819585A1 — publié le 20020719

DISPOSITIF INDICATEUR DE L'INCLINAISON D'UN APPAREIL AVEC UN OU DES CAPTEURS D'INCLINAISON PENDULAIRE La présente invention se rapporte au domaine technique général des dispositifs indicateurs d'inclinaison d'un appareil par rapport à au moins une valeur de consigne, ce dispositif étant destiné à être posé sur ou intégré dans l'appareil dont il convient d'apprécier l'inclinaison. La présente invention concerne un dispositif indicateur de l'inclinaison d'un appareil par rapport à au moins une valeur de consigne formant une première valeur de consigne, ledit dispositif étant destiné à être posé sur ou intégré dans l'appareil et comprenant un boîtier avec au moins un capteur d'inclinaison instantanée, et des moyens de signalisation de la valeur de l'inclinaison instantanée mesurée par ledit capteur. Il est déjà connu d'avoir recours à des indicateurs à affichage digital susceptibles de mesurer et d'indiquer la valeur de l'inclinaison d'un appareil selon une seule direction de l'espace. De tels appareils sont bien connus et utilisés dans différents domaines, et notamment dans les domaines de la construction, du bâtiment ou du bricolage notamment. De tels appareils mettent en oeuvre un boîtier pourvu d'un capteur électronique de position et d'un ensemble électronique permettant de mesurer, stocker puis convertir les informations électriques en données lisibles et consultables par un opérateur, par l'intermédiaire d'un écran de visualisation. Ces dispositifs connus donnent généralement satisfaction, mais ne permettent pas en règle générale de mesurer de manière instantanée la position ou l'inclinaison d'un appareil d'une manière totalement indépendante et selon deux directions ou deux plans de l'espace. En effet, il est alors nécessaire d'avoir recours à deux opérations successives distinctes nécessitant un premier positionnement de l'appareil, pour obtenir une première valeur d'inclinaison en regard d'une première direction ou d'un premier plan de l'espace, puis de déplacer l'afficheur pour le placer dans une seconde position permettant d'obtenir une seconde valeur de l'inclinaison selon précisément la deuxième direction ou le deuxième plan considéré. Les appareils connus ne sont donc pas conçus pour la mesure de l'inclinaison selon plusieurs directions ou plans de l'espace, et impliquent un mode opératoire peu pratique si une telle mesure veut néanmoins être effectuée. A cela s'ajoute l'inconvénient d'une imprécision de mesure quant à la deuxième valeur éventuellement mesurée, qui peut ne pas totalement s'affranchir de la première valeur mesurée, ce qui in fine conduit à une certaine imprécision des mesures finales. Par ailleurs, les appareils connus n'étant pas précisément conçus pour effectuer simultanément une double lecture, il s'avère en pratique que dans certains cas, et notamment pour les questions d'encombrement, la possibilité de lecture du résultat n'est pas optimale, voire excessivement difficile dans certaines applications ou situations particulières En dernier lieu, il s'avère que les indicateurs à affichage digital connus à ce jour sont d'une construction complexe, et par conséquent d'un coût non négligeable. Les objets assignés à la présente invention visent en conséquence à proposer un nouveau dispositif indicateur de l'inclinaison d'un appareil qui ne présente pas les inconvénients des dispositifs antérieurs énumérés précédemment, et qui puisse fournir une indication d'inclinaison par rapport à une première direction, qui soit totalement indépendante de son environnement tout en étant d'une conception simple et d'une utilisation particulièrement pratique. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif indicateur de l'inclinaison qui permette en une seule opération d'obtenir la valeur de l'inclinaison d'un appareil relativement à deux directions de l'espace. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif indicateur d'inclinaison qui soit réalisé à l'aide d'éléments particulièrement fiables et bon marché. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif indicateur de position qui soit d'application générale et qui puisse s'adapter à différents domaines d'application technique. Un autre objet de l'invention vise à proposer un nouveau dispositif indicateur de position qui permette une lecture particulièrement facile des résultats, et ce même dans des configurations pratiques difficiles. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un dispositif indicateur de l'inclinaison d'un appareil par rapport à au moins une valeur de consigne formant une première valeur de consigne, ledit dispositif étant destiné à être posé sur ou intégré dans l'appareil, et comprenant un boîtier avec au moins un capteur d'inclinaison instantanée et des moyens de signalisation affichant la valeur de l'écart entre la valeur instantanée mesurée par le capteur et la valeur de consigne, caractérisé en ce que - le capteur de l'inclinaison instantanée est monté libre en rotation autour d'un premier axe pour mesurer une première valeur de l'inclinaison par rapport à la pesanteur, ledit capteur et son premier axe étant montés libres à rotation autour d'un second axe orthogonal au premier axe sur un premier support fixe et solidaire du boîtier, ledit dispositif comporte une carte électronique et un microprocesseur reliés fonctionnellement au capteur d'inclinaison pour stocker la première valeur de consigne, la comparer à la première valeur d'inclinaison mesurée et afficher, par les moyens de signalisation, ladite valeur de l'écart d'inclinaison. D'autres détails et avantages particuliers de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description qui suit, accompagnée des dessins annexés donnés à titre purement illustratif et non limitatif dans lesquels : - La figure 1 montre, selon une vue en perspective, un dispositif indicateur de l'inclinaison conforme à l'invention - La figure 2 illustre, selon une vue en perspective schématique, un détail de la position et de la structure des capteurs d'inclinaison conforme à l'invention. Tel que montré aux figures 1 et 2, le dispositif conforme à l'invention se présente avantageusement sous la forme d'un boîtier 1, par exemple métallique et de forme générale sensiblement parallélépipédique, définissant une face de dessous 2 sensiblement plane et destinée à être posée sur ou intégrée dans un appareil dont il convient de mesurer la position ou l'inclinaison. Selon l'invention, le dispositif indicateur de l'inclinaison est destiné à mesurer, à l'aide de capteurs d'inclinaison instantanée, la valeur de l'inclinaison instantanée mesurée par ledit capteur, et ce dans des applications aussi diverses et non limitatives telles que les appareils portables à usage domestique (aide à la taille des haies ou bricolage grand public), les appareils portables à usage professionnel (bâtiments, charpentes, maçonnerie, pose de tuyauterie, de faux plafonds, forage, mise à l'aplomb de meubles ou machines diverses, voire machines-outils, pose de rails, etc. ), la pose de dentiers ou d'appareils dans le domaine médical, la pose de paraboles, etc. Le dispositif indicateur d'inclinaison selon l'invention peut être intégré ou monté dans un appareil à usage professionnel (par exemple intégration dans le tableau de bord d'un engin mobile ou d'une machine agricole ou fixe), sans restriction aucune. Selon l'invention, le dispositif indicateur de l'inclinaison comprend au moins un capteur d'inclinaison 5 monté à demeure et solidaire à l'intérieur du boîtier 1 contre le fond 2, et formant un premier capteur d'inclinaison instantanée Selon l'invention, le premier capteur d'inclinaison 5 est un capteur d'inclinaison, de type pendulaire par exemple, monté libre en rotation autour d'un premier axe 6 pour mesurer une première valeur de l'inclinaison par rapport à l'apesanteur. Selon l'invention, le premier capteur d'inclinaison 5 ainsi que son premier axe 6 sont montés libres à rotation autour d'un second axe 7 orthogonal au premier axe 6, ledit second axe 7 étant monté libre à rotation sur un premier support fixe 8, fixe et solidaire du boîtier 1 Tel qu'illustré à la figure 2, et selon un montage avantageux, le premier capteur d'inclinaison 5 est solidaire par l'intermédiaire d'un bras 10 du premier axe 6 sur lequel il est enfilé, alors que le premier axe 6 est supporté de manière fixe par un disque 11 faisant partie du capteur 5 et inséré de manière fixe dans une plaque support 12 de forme sensiblement parallélépipédique. Cette dernière est supportée à rotation libre autour du second axe 7 qui vient tourillonner dans le premier support 8 formé par deux potences 8a, 8b solidaires du fond 2 du boîtier 1. Grâce à ce montage, le premier capteur d'inclinaison 5 peut se déplacer librement sous l'effet de l'apesanteur selon les directions F1, F2 autour de l'axe 6, tout en étant indépendant de toute rotation éventuelle de la plaque support 12 autour du second axe 7. Selon l'invention, le dispositif indicateur de l'inclinaison conforme à l'invention comporte également, à l'intérieur du boîtier 1, une carte électronique et un microprocesseur relié fonctionnellement au premier capteur d'inclinaison pour stocker une première valeur de consigne d'inclinaison, puis la comparer à la première valeur d'inclinaison mesurée par le premier capteur d'inclinaison 5, pour enfin afficher par des moyens de signalisation 15 la valeur de l'écart d'inclinaison entre la valeur instantanée mesurée par le capteur et la valeur de consigne, qui peut être l'apesanteur ou une autre valeur de consigne donnée (stockée) Selon la variante de réalisation montrée à la figure 1, les moyens de signalisation 15 seront avantageusement et de manière classique formés par un affichage digital, permettant la lecture directe en degrés ou en pourcentage de l'inclinaison du plan de l'appareil sur lequel le boîtier 1 a été posé relativement à la valeur de consigne entrée. Tel qu'illustré à la figure 1, les moyens de signalisation 15 sont intégrés dans le boîtier 1 sur sa face supérieure 16 opposée à la face 2, étant entendu que les moyens de signalisation 15 peuvent être disposés à tout endroit spécifique sur le boîtier 1, et par exemple sur des faces latérales 16 ou 17. Selon l'invention, il est particulièrement avantageux de prévoir un dispositif indicateur d'inclinaison comportant un second capteur d'inclinaison pendulaire 5', relié fonctionnellement au microprocesseur et monté libre en rotation selon le même montage mécanique que celui précédemment décrit pour le premier capteur d'inclinaison pendulaire 5. Ainsi, le second capteur d'inclinaison pendulaire 5'est monté libre en rotation autour d'un troisième axe 6'pour mesurer une seconde valeur instantanée de l'inclinaison par rapport à une seconde valeur de consigne préalablement stockée dans le microprocesseur Le troisième axe 6'est orthogonal au premier axe 6 et le second capteur 5'avec son troisième axe 6'est monté libre à rotation sur un second support fixe 8'qui est solidaire du boîtier 1, l'ensemble second capteur 5'-troisième axe 6'étant monté libre à rotation autour d'un quatrième axe 7'orthogonal au deuxième axe 7 pour afficher, par comparaison avec la seconde valeur de consigne, la seconde valeur de l'écart d'inclinaison de manière à indiquer simultanément l'inclinaison de l'appareil selon deux directions X, Y de l'espace. Grâce à ce montage particulier des deux capteurs d'inclinaison 5,5'et à l'utilisation de deux capteurs de type pendulaire, il est possible de mesurer simultanément l'inclinaison selon deux directions de l'espace sans que la mesure selon une direction soit influencée par la mesure selon l'autre direction de l'espace. On obtient ainsi, de manière très simple, un dispositif indicateur d'inclinaison parfaitement et complètement bi-directionnel Selon une version particulièrement avantageuse de l'invention, les deux capteurs d'inclinaison 5,5'seront des capteurs résistifs composés de potentiomètres à faible couple. Tel qu'illustré à la figure 2, les capteurs d'inclinaison 5,5', de type résistifs, auront de préférence une forme assimilable à une ancre pour favoriser leur rotation autour de chacun des axes 6,6'. Bien évidemment, sans sortir du cadre de l'invention, d'autres types de capteurs pendulaires pourraient être utilisés, et en particulier des capteurs de type optique incluant par exemple une cellule optique associée à un LED et à un obturateur mécanique mobile représentatif de l'inclinaison à mesurer. De cette manière, la quantité de lumière reçue par la cellule optique étant sensiblement proportionnelle à l'ouverture ou au déplacement de l'obturateur, on peut mesurer la valeur angulaire du déplacement. De la même façon, il est possible d'utiliser des capteurs de type magnétique incluant un bobinage et une masselotte fixée sur l'axe de rotation, de telle façon que le champ magnétique créé soit sensiblement proportionnel à l'inclinaison du boîtier 1. Tel qu'illustré à la figure 2, le premier et le second supports respectivement 8,8'sont chacun formés par une potence incluant deux mâts, 8A, 8B et 8'A, 8'B qui sont solidaires par une extrémité du fond 2 du boîtier 1 et supportant par l'autre extrémité respectivement les second et quatrième axes. De manière avantageuse, tel qu'illustré à la figure 2, les premier et troisième axes respectivement 6,6'sont normaux et centrés à la surface des plaques supports ou plateaux 12,12', de sorte à supporter à rotation libre chaque capteur d'inclinaison pendulaire 5, 5'dans un plan proche et parallèle à celui de chaque plateau 12,12'. De manière avantageuse, les moyens de signalisation 15 comprendront un écran digital facilitant la lecture. Selon l'invention, les valeurs de la ou des inclinaisons instantanées sont affichées directement par les moyens de signalisation 15 et par l'écran digital associé. Selon une variante de l'invention, les moyens de signalisation 15 comprennent des boutons 20, susceptibles d'être lumineux pour signaler, par activation, la direction de l'écart de l'inclinaison de l'appareil par rapport à au moins une valeur de consigne. Avantageusement, le boîtier 1 comprendra sur une même face, et de préférence sur la face incluant les moyens de signalisation 15, quatre boutons 20 opposés deux à deux symétriquement pour afficher et visualiser quatre écarts d'inclinaison. Selon une variante de réalisation illustrée à la figure 1, le boîtier 1 pourra être associé à des moyens de signalisation externes 15'connectés et connectables au boîtier 1 y compris par ondes électromagnétiques, pour permettre une lecture déportée des informations d'inclinaison. En effet, dans certaines configurations pratiques, il peut être intéressant de pouvoir surveiller et lire à distance les informations d'inclinaison données par l'appareil. Avantageusement, le dispositif selon l'invention comportera un boîtier 1 avec un clavier externe 22 connectable au microprocesseur pour saisir les valeurs de consigne. De manière générale, le boîtier 1 sera pourvu d'un bouton ou élément 27 permettant la mémorisation de la valeur de consigne choisie. Ainsi, lorsque l'utilisateur souhaite mémoriser une valeur de consigne, il incline de manière stable le boîtier 1 selon la ou les direction (s) voulue (s), puis enregistre et stocke la ou les valeur (s) ainsi automatiquement mesurée (s) par actionnement du bouton 27. Enfin, le dispositif selon l'invention comportera un système d'auto-étalonnage des valeurs de consigne permettant de revenir automatiquement à une valeur de consigne égale à zéro. En utilisation, et dans le cas par exemple d'un boîtier 1 qui n'est pas intégré dans un appareil, l'utilisateur actionne, par exemple avant la mesure, un bouton 28 de retour automatique au zéro correspondant à une inclinaison de référence zéro pesanteur, qui en réalité efface, dans les mémoires, la dernière valeur de consigne stockée. L'utilisateur place ensuite le boîtier 1 sur le plan dont il convient de mesurer la ou les inclinaisons, les moyens de signalisation 15 ou 15'indiquant alors simultanément (dans le cas d'un appareil équipé de deux capteurs d'inclinaison 5, 5') les pentes selon les axes X et Y. La mesure d'inclinaison est donc immédiate et peut par ailleurs être ensuite mémorisée pour former une ou un couple de valeurs de consigne par rapport auquel des inclinaisons ultérieures seront mesurées. Dans le cas où le boîtier 1 est intégré dans un véhicule ou dans un autre appareil, le principe de lecture est totalement identique. Avantageusement, le fond 2 sera par ailleurs pourvu d'une semelle métallique magnétique, équipée par exemple de queues d'aronde 2A pour permettre l'introduction de règles ou équerres en vue de réaliser additionnellement des mesures d'inclinaison sur de grandes longueurs. Avantageusement, le boîtier 1 pourra être équipé d'éléments 25 de visée laser montés par exemple sur les faces latérales 16,17. Les éléments de visée laser 25 permettent de réaliser un repère visuel à distance représentatif d'une inclinaison de référence donnée par le boîtier 1 lui-même, et par exemple dans deux directions et donc selon un plan qui est ainsi matérialisé visuellement. Dans certaines applications, notamment dans le bâtiment, ce repérage visuel et à distance d'un plan peut s'avérer extrêmement utile. REVENDICATIONS 1-Dispositif indicateur de l'inclinaison d'un appareil par rapport à au moins une valeur de consigne formant une première valeur de consigne, ledit dispositif étant destiné à être posé sur ou intégré dans l'appareil et comprenant un boîtier (1) avec au moins un capteur d'inclinaison instantanée (5) et des moyens de signalisation (15) affichant la valeur de l'écart entre la valeur instantanée mesurée par le capteur et la valeur de consigne, caractérisé en ce que : - le capteur de l'inclinaison instantanée (5) est monté libre en rotation autour d'un premier axe (6) pour mesurer une première valeur de l'inclinaison par rapport à la pesanteur, ledit capteur (5) et son premier axe (6) étant montés libres à rotation autour d'un second axe (7) orthogonal au premier axe (6) sur un premier support (8) fixe et solidaire du boîtier (1), - ledit dispositif comporte une carte électronique et un microprocesseur reliés fonctionnellement au capteur d'inclinaison pour stocker la première valeur de consigne, la comparer à la première valeur d'inclinaison mesurée et afficher, par les moyens de signalisation, ladite valeur de l'écart d'inclinaison. 2-Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un second capteur d'inclinaison (5') relié fonctionnellement au microprocesseur et monté libre en rotation autour d'un troisième axe (6'), pour mesurer une seconde valeur instantanée de l'inclinaison par rapport à une seconde valeur de consigne préalablement stockée dans le microprocesseur, ledit troisième axe (6') étant orthogonal au premier axe (6) et ledit second capteur (5') et son troisième axe (6') étant montés libres à rotation sur un second support fixe (8') solidaire du boîtier (1), et autour d'un quatrième axe (7') orthogonal au deuxième axe (7) pour afficher, par comparaison avec la seconde valeur de consigne, la seconde inclinaison et/ou sa valeur mesurée de manière à indiquer simultanément l'inclinaison de l'appareil selon deux directions de l'espace. 3-Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que les capteurs d'inclinaison (5,5') sont des capteurs résistifs. 4-Dispositif se) on l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les premier et second supports (8,8') sont formés chacun par une potence incluant deux mâts (8A, 8B, 8'A, 8'B) solidaires par une extrémité du fond (2) du boîtier (1) et supportant par l'autre extrémité, respectivement, les second et quatrième axes (7,7'). 5-Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les premier et second supports (8,8') comprennent chacun un plateau (12,12') dans lequel est intégrée au moins une partie de chaque capteur d'inclinaison pendulaire (5,5'), ledit plateau étant supporté à rotation respectivement par les second et quatrième axes 6-Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que les premier et troisième axes (6, 6') sont normaux et centrés à la surface du plateau (12,12') concerné de sorte à supporter à rotation libre chaque capteur d'inclinaison pendulaire (5,5') dans un plan proche et parallèle à celui de chaque plateau (12,12'). 7-Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de signalisation (15) comprennent un écran digital. 8-Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que les valeurs de la ou des inclinaisons instantanées sont affichées directement par l'écran digital. 9-Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de signalisation (15) comprennent des boutons (20) susceptibles d'être lumineux pour signaler, par activation, la direction de l'écart de l'inclinaison de l'appareil par rapport à au moins une valeur de consigne. 10-Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comporte quatre boutons (20) opposés deux à deux symétriquement pour afficher et visualiser quatre écarts d'inclinaison 11-Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de signalisation externes (15') au boîtier (1) et connectés à ce dernier pour permettre une lecture déportée des informations d'inclinaison. 12-Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le boîtier (1) est pourvu d'un élément (27) permettant la mémorisation de la ou des valeur (s) de consigne choisie (s). 13-Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un clavier externe (22) connectable au microprocesseur pour saisir les valeurs de consigne. 14-Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un système d'auto-étalonnage des valeurs de consigne égales à zéro.