Brevet FR2857739A1 — publié le 20050121

Procédé et système d'alignement de tuyaux utilisant un laser. La présente invention concerne un procédé et un système pour l'alignement de tuyaux, utilisant un appareil générateur d'un rayonnement laser, ce type d'appareil étant largement connu sous le nom simplifié de 5 "laser". Les lasers sont couramment utilisés dans le domaine des travaux publics, dés lors que l'on souhaite aligner divers éléments de construction, et en particulier dans des travaux d'assainissement pour aligner des tuyaux entre eux, pour en faire une 10 canalisation, selon une direction prédéterminée, définie par exemple par des jalons placés sur le terrain où est réalisée la dite canalisation. Il est connu par exemple de placer le laser dans un premier tuyau, aligné sur la direction axiale de celui15 ci, et d'ajuster l'orientation de ce tuyau jusqu'à ce que le rayon laser intercepte précisément une cible ou le jalon posé à distance. Les tuyaux suivants sont emboîtés successivement, de manière connue, et pour assurer leur alignement, une cible est placée dans le tuyau en cours 20 de pose, et la position de ce tuyau est ajustée jusqu'à ce que la cible soit précisément centrée sur le rayon. Lorsque la pose des tuyaux se fait sur de grandes longueurs et qu'il est possible de placer le jalon ou la cible de repérage initial suffisamment loin tout en 25 gardant le rayon laser centré sur celle-ci, il ne se pose pas de problème particulier. Si le laser vient à être déplacé malencontreusement et qu'il faut le réaligner, ou simplement pour vérifier qu'il est toujours correctement orienté, il est relativement facile de le remettre 30 correctement en place, en ramenant son faisceau sur la cible ou le jalon de référence. Pour des explications complémentaires sur l'utilisation d'un laser d'alignement de tuyaux, on pourra se reporter par exemple aux documents EP 0 736 748, US 4.142.798, ou encore US 6.052.911. Mais il arrive souvent que les tuyaux sont placés en fond de fouille, à l'avancement, c'est à dire que la 5 fouille est creusée sur une longueur juste nécessaire pour y placer un tuyau ou un peu plus, puis remblayée dés le tuyau est posé, puis la fouille est creusée plus loin, est ainsi de suite. Il arrive aussi souvent que, à l'endroit où on est en train de poser les tuyaux, on ne 10 voit pas le point d'arrivée de la canalisation. Dans ces deux situations prises en exemple, il est impossible d'aligner correctement le laser comme indiqué ci dessus en visant une cible de référence, car celle-ci ne peut être placée qu'en surface, et est donc invisible pour le 15 laser placé dans les tuyaux en fond de fouille. Diverses méthodes sont déjà utilisées pour essayer de résoudre ce problème. Il est par exemple connu de placer le laser suffisamment audessus du tuyau, pour que son rayon lumineux puisse atteindre le jalon de 20 référence. On matérialise bien ainsi la direction de la canalisation, mais il faut encore arriver à poser chaque tuyau précisément à l'aplomb du faisceau laser. Ceci peut se faire avec une cible placée sur une pige maintenue sur le tuyau, mais il est difficile d'assurer la verticalité 25 de cette pige, et donc d'assurer le bon positionnement du tuyau. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes, et vise particulièrement à fournir un procédé 30 et un dispositif pour l'alignement laser qui soit simple et efficace et dont la mise en oeuvre pour l'alignement de tuyaux soit également aisée et précise. Elle vise en particulier à fournir un procédé et un dispositif parfaitement adaptés à l'alignement d'un premier tuyau 35 d'une canalisation sur la direction souhaitée de la canalisation, lorsque l'orientation de cette direction n'est possible que par référence à une cible ou un jalon non accessible par le rayon du laser. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet 5 un procédé pour l'alignement de tuyaux, procédé selon lequel on utilise un laser, aligné dans un premier tuyau préalablement placé dans une fouille, ce procédé étant caractérisé en ce que, le laser générant sur une paroi d'extrémité de la fouille un point lumineux, - on place sur le tuyau à aligner une canne portant à son extrémité supérieure une lunette de visée montée pivotante sur une chape, selon un premier axe orthogonal à la direction longitudinale de la canne, la chape étant réglable en pivotement par rapport à la canne selon un 15 deuxième axe orienté selon la direction longitudinale de la canne, - on ajuste la position de la canne de manière qu'elle soit verticale, le premier axe étant alors horizontal, - on pivote la lunette vers le bas, selon le premier axe, par rapport à la chape, en direction de la paroi d'extrémité de la fouille, - on règle la position de la lunette de visée, par un pivotement de cette chape selon le deuxième axe, de 25 manière à viser le dit point lumineux généré par le laser à l'extrémité de la fouille, - on relève la lunette par un pivotement vers le haut selon le dit premier axe horizontal, de manière à viser en direction d'un jalon de référence, situé au30 dessus de la fouille, et tout en maintenant la canne en position sur le tuyau, on ajuste la position du tuyau de manière à amener l'axe de visée sur le dit jalon, le tuyau étant alors correctement aligné dans la direction de la canalisation. 35 Le procédé selon l'invention permet de faciliter grandement l'alignement de tuyaux en fond de fouille. Le réglage de la verticalité de la canne, et plus précisément, le réglage de l'horizontalité du dit premier axe, permet d'assurer que le pivotement ultérieur de la 5 lunette se fera précisément dans un plan vertical, passant par le rayon laser, et donc par l'axe du tuyau, étant admis, comme cela est de pratique courante dans le domaine, que le laser est déjà positionné correctement à l'aplomb de l'axe du tuyau, et émettant un rayon situé 10 dans un plan vertical passant par le dit axe du tuyau. Le pivotement de la lunette, et donc de son axe de visée, se fera donc dans le dit plan vertical passant par le rayon du laser et par l'axe du tuyau. Pour que ce pivotement ait bien lieu dans ce plan, il est aussi 15 nécessaire que l'axe de pivotement soit orthogonal à ce plan, et c'est pourquoi on règle la position de la lunette de visée, par un pivotement de la chape qui la supporte, selon le deuxième axe, de manière à viser le dit point lumineux généré par le laser à l'extrémité de 20 la fouille. Ainsi, dans le cas où, malgré le pied de la canne adapté pour pré-centrer la canne et orienter l'axe de visée de la lunette dans la direction de l'axe du tuyau, il y aurait un décalage angulaire entre ces directions, le réglage de la position de la lunette de 25 visée de manière que son axe soit sur le faisceau du laser, permet de corriger ce décalage et de garantir que l'axe de visée est bien dans le plan vertical passant par l'axe du tuyau. Ayant ainsi la certitude que le plan balayé par 30 l'axe de visée de la lunette lors de son pivotement vers le haut est bien le plan vertical passant par l'axe du tuyau, le positionnement de ce dernier peut être effectué de manière fiable en ramenant l'axe de visée sur le jalon de référence, garantissant ainsi que le plan vertical de 35 l'axe du tuyau passe bien par ce jalon. La manipulation du tuyau pour le positionner se fera par tout moyen connu: par un engin de levage, des treuils, vérins, etc. Préférentiellement, on ajuste la position de la canne de manière qu'elle soit verticale, au moyen d'un 5 niveau à bulle disposé sur la lunette de visée. Il est ainsi facile pour l'opérateur d'ajuster la verticalité de la canne, et donc l'horizontalité de l'axe de pivotement de la lunette, pratiquement en même temps que la visée du point lumineux en fond de fouille. Préférentiellement encore, préalablement aux étapes du procédé définies ci dessus, pour maintenir le laser aligné dans le tuyau, on maintien le laser plaqué contre la paroi du tuyau, à l'intérieur de celui-ci, par un 15 vérin mécanique. Le centrage ou alignement d'un laser dans un tuyau est une opération bien connue, sur laquelle on ne va pas revenir. Par contre, lorsque, conformément à l'invention, on est amené à déplacer le tuyau pour ajuster son alignement, alors que le laser est placé à 20 l'intérieur, le vérin permet de garantir que le laser ne risque pas de se déplacer inopportunément dans le tuyau après avoir procédé à son alignement. L'invention a aussi pour objet un système pour 25 l'alignement de tuyaux par le procédé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend une canne qui comporte à une extrémité inférieure un pied adapté pour être positionné sur une surface sensiblement cylindrique extérieure d'un tuyau à poser, et à une extrémité 30 supérieure, opposée à l'extrémité inférieure, un support pour une lunette de visée, le support étant lié à l'extrémité de la canne par une chape et monté pivotant sur la chape selon un premier axe orthogonal à la direction longitudinale de la canne, et la chape étant 35 réglable en pivotement par rapport à la canne selon un deuxième axe parallèle à la direction longitudinale de la canne. Préférentiellement, pour pouvoir s'adapter à diverses profondeurs de fouille, la canne est 5 télescopique, constituée par exemple de tubes de section polygonale, rectangulaire ou carrée, coulissants l'un dans l'autre. Selon une disposition particulière, le système 10 comprend aussi un dispositif de maintien du laser dans un tuyau, ce dispositif comportant un vérin mécanique adapté pour s'appuyer d'une part sur le laser et d'autre part sur une zone de surface interne du tuyau sensiblement diamétralement opposée à la zone ou est posé le laser. 15 Préférentiellement, ce vérin est un vérin de type cric en losange, qui peut être manipulé aisément en offrant un débattement propre à l'adapter à des tuyaux de diverses dimensions. Préférentiellement encore, ce vérin comporte au moins un bras de rallonge amovible ou escamotable, ce 20 qui permet de l'utiliser avec une très grande gamme de diamètres de tuyaux. Selon une autre disposition particulière, pour le réglage en pivotement de la chape par rapport à la canne 25 selon le deuxième axe, le système comporte un boîtier de réglage dont la chape constitue un couvercle de fermeture, et qui comporte un mécanisme à roue et vis sans fin, la vis sans fin comportant un bouton de réglage, et la roue étant solidarisée sur la chape par 30 une vis de fixation. Préférentiellement, la vis de fixation comporte une tête située sous le boîtier et un ressort de compression est placé entre la tête de la vis de fixation et le fond du boîtier, pour maintenir le boîtier et la chape plaqués 35 l'un contre l'autre. Ainsi, la vis de fixation sert à la fois à la fixation de la roue sur la chape, et, par l'intermédiaire du ressort, à maintenir plaquée la dite chape sur le boîtier, de manière très simple et étanche. Par ailleurs, le bouton de réglage de la vis sans fin, qui peut être un bouton moleté par exemple, peut être 5 aisément manipulé par l'opérateur, lorsque celui-ci à l'oeil sur la lunette, puisque ce bouton se trouve juste sous la lunette. Selon une disposition complémentaire, le pied de la 10 canne comporte deux barreaux parallèles disposés symétriquement et reliés à une embase, les barreaux étant destinés à venir reposer sur le tuyau, et l'embase est reliée de manière démontable à la canne. Cette disposition assure une bonne assise sur le tuyau, et 15 d'autre part, le pied étant démontable, le transport de la canne en est facilité, l'encombrement étant réduit. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite d'un dispositif 20 pour l'alignement de tuyaux conforme à l'invention, et de son procédé de mise en ouvre. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une illustration de l'utilisation 25 du dispositif pour aligner un tuyau en fond de fouille sur une direction définie par un jalon en surface, - la figure 2 est une vue frontale du dispositif, selon la flèche F1 de la figure 1, - la figure 3 est une vue frontale de la canne et 30 de la lunette de visée du dispositif, - la figure 4 est une vue latérale de la canne et de la lunette de visée du dispositif, - la figure 5 est une vue en coupe illustrant le maintien du laser dans le tuyau, - la figure 6 est une vue frontale correspondant à la vue de la figure 5, - la figure 7 est une vue en écorché du mécanisme de réglage de l'orientation de la lunette, - la figure 8 est une vue en perspective du pied de la canne. La figure 1 illustre la mise en oeuvre du procédé, pour l'alignement d'un tuyau 1, d'une longueur par exemple de 3 mètres, au fond d'une fouille 2. Dans l'exemple présenté, le tuyau 1 est le premier tuyau d'un 10 ensemble destiné à former une canalisation souterraine aboutissant à un regard 3 selon une direction déterminée par un jalon 4 planté à la surface d'un terrain 5 dans lequel passe la dite canalisation. Dans cet exemple, on cherche donc à orienter le tuyau 1 de manière que son axe 15 A soit orienté dans la direction du jalon 4, c'est à dire qu'il soit dans un plan vertical P passant par l'axe du regard et par le jalon. De manière connue, on utilise un laser 10 placé dans le tuyau 1, correctement positionné, comme on peut 20 le voir figure 2, grâce à un niveau qui permet de placer le laser de sorte que son axe, et donc le rayon R qu'il émet, soit parallèle et à l'aplomb de l'axe A du tuyau. De plus, pour assurer cet alignement correct entre le laser et le tuyau, de manière connue en soi, on utilise 25 une cible 11, placé dans le tuyau à distance du laser. Le laser étant ainsi placé, le rayon R qu'il émet forme une tache ponctuelle 12 sur la paroi d'extrémité 6 de la fouille 2. Avant de poursuivre l'explication de la mise en 30 oeuvre du procédé, on va maintenant décrire les différentes parties constituant le système selon l'invention, à savoir d'une part l'ensemble de visée, et d'autre part le dispositif de maintien du laser dans le tuyau. L'ensemble de visée 20 comporte une canne télescopique 21, qui comprend par exemple de deux à quatre éléments tubulaires de section carrée, coulissant l'un dans l'autre et comportant, de manière connue, des moyens pour maintenir en position relative les différents éléments de tube. Une telle construction télescopique 5 permet d'adapter la longueur de la canne à diverses profondeurs de fouille, tout en limitant son encombrement pour le transport. A son extrémité inférieure, la canne 21 comporte un pied 22, qui est de préférence démontable, également pour 10 faciliter le transport du dispositif. Ce pied 22 comporte par exemple deux barreaux 23, parallèles, reliés par des entretoises à une embase 24 qui peut être démontée de la canne 21. L'écartement des barreaux et leurs longueurs sont déterminés de manière à être suffisants pour assurer 15 une bonne stabilité et un bon pré-alignement de la canne sur les tuyaux de diverses dimensions, puisque, comme on le voit notamment figure 2, ces barreaux doivent se trouver sensiblement symétriquement par rapport au plan P, en appui sur la surface convexe cylindrique constituée 20 par le dessus du tuyau. A son extrémité supérieure, la canne 21 comporte des moyens de support 32 d'une lunette de visée 31, reliés à la canne par un dispositif 40 de réglage de l'orientation, pour ajuster l'orientation angulaire de la 25 lunette 31 autour d'un axe V, s'étendant selon la direction générale de la canne, et qui doit être vertical lors de la mise en oeuvre du procédé. Les moyens de support 32 de la lunette 31 sont montés pivotant selon un axe H sur une chape 41 dont une 30 platine 46 constitue un couvercle pour un boîtier 42 du dispositif de réglage 40, ce boîtier étant fixé sur l'extrémité supérieure de l'élément télescopique intérieur de la canne 21. Dans le boîtier est placé un système à roue 43 et vis sans fin 44. La vis sans fin 35 comporte un bouton moleté 45 de réglage. La roue 43 est serrée sous la platine 46 de la chape par une vis de fixation 47 épaulée, qui traverse le fond 48 du boîtier. La tête 49 de la vis est donc située sous le fond 48, et un ressort 50 est interposé entre la dite tête 49 et le fond, de sorte que le boîtier est plaqué par l'effort de 5 ce ressort sous la platine 46. En tournant le bouton moleté 45, l'opérateur entraîne la roue 43 et donc la chape 41 et la lunette 31 en rotation selon l'axe vertical V. Ainsi, la lunette peut pivoter selon l'axe H par 10 rapport à la chape, et elle est orientable selon l'axe V par rapport à la canne. De plus, préférentiellement, des moyens de verrouillage, de type connu, sont prévus sur le dispositif de réglage de l'orientation 40, par exemple au niveau du bouton moleté ou de la vis sans fin, pour 15 bloquer la chape en rotation, ceci afin d'éliminer des risques de pivotement inopportun lors de l'alignement de l'axe de visée sur le jalon, comme on le verra par la suite. Les figures 5 et 6 illustre les moyens de maintien 20 du laser 10 dans le tuyau 1. De manière connue en soi, le laser a classiquement des pieds réglables pour lui donner une assise stable sur la surface intérieure du tuyau sur laquelle il est posé. De même, il comporte classiquement un niveau, tel que le niveau à bulle 13 représenté figure 25 6, ou un niveau intégré, permettant de s'assurer que l'axe R du laser est bien dans le plan vertical de l'axe A du tuyau. Pour éviter que le laser se déplace au cours de la mise en place des tuyaux, l'invention prévoit un vérin mécanique de maintien, constitué ici par une sorte 30 de cric losange 14, qui prend appui sur le corps du laser par une plaque d'appui 15, et sur la surface intérieure du tuyau, sensiblement diamétralement opposée à la zone où est placé le laser, par des pieds portés par un ou des bras de rallonge 16, amovibles ou escamotables. 35 On va maintenant reprendre la description de l'utilisation de ce système pour l'alignement du tuyau 1. Après avoir approximativement positionné le tuyau en fond de fouille, avec le laser maintenu fixement à l'intérieur par le vérin 14 et aligné avec son rayon R à 5 l'aplomb de l'axe du tuyau, on place la canne sur le tuyau, et on l'ajuste en déplaçant son pied 22, de manière que un niveau 33 adapté à la lunette indique que l'axe de pivotement H est horizontal, l'axe V de la canne étant vertical. De ce fait, et grâce à la symétrie du 10 pied, on sait de plus que la canne et la lunette sont situées à l'aplomb de l'axe du tuyau, et donc dans le plan vertical P, comme on le voit figure 2. On notera cependant qu'il n'y a aucune nécessité que la lunette soit située précisément à l'aplomb du laser. Ayant ainsi positionné de manière stable la canne sur le tuyau, l'opérateur, en faisant pivoter la lunette dans la chape selon l'axe H, amène l'axe de visée D au niveau du fond de fouille, puis, au moyen du bouton moleté 45, ajuste l'orientation de la lunette pour amener 20 son axe de visée précisément sur le point 12 généré par le laser sur la paroi 6 de l'extrémité de la fouille. On sait alors avec certitude, puisque la canne et la lunette sont à la verticale de l'axe A du tuyau et de l'axe du laser, et que l'axe de visée D passe par le 25 point 12, que l'axe de visée D est dans le plan vertical P, et reste dans ce plan lorsque la lunette est basculée autour de l'axe H. On peut alors bloquer le pivotement de la chape et de la lunette selon l'axe V, par les moyens de verrouillage prévus à cet effet. Il suffit alors de 30 ramener l'axe de visée vers le haut, pour qu'il soit au niveau du jalon 4, au-dessus de la surface du sol 5. Puis, à l'aide d'un engin de levage adapté, et sans lever le tuyau plus que nécessaire pour juste arriver à soulager son poids et à le faire pivoter, on modifie 35 l'orientation du tuyau jusqu'à ce que l'axe de visée soit aligné sur le jalon. Le tuyau est alors correctement orienté, et il ne reste plus qu'à le caler définitivement dans la position obtenue. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'alignement de tuyaux, du type selon lequel on utilise un laser (10), aligné dans un premier tuyau (1) préalablement placé dans une fouille (2), ce procédé étant caractérisé en ce que, le laser 5 générant sur une paroi d'extrémité de la fouille un point lumineux (12), - on place sur le tuyau (1) à aligner une canne (20) portant à son extrémité supérieure une lunette de visée (31) montée pivotante sur une chape (41), selon un 10 premier axe (H) orthogonal à la direction longitudinale de la canne, la chape étant réglable en pivotement par rapport à la canne selon un deuxième axe (V) orienté selon la direction longitudinale de la canne, - on ajuste la position de la canne (21) de manière 15 qu'elle soit verticale, le premier axe (H) étant alors horizontal, - on pivote la lunette (31) vers le bas, selon le premier axe, par rapport à la chape (41), en direction de la paroi d'extrémité (6) de la fouille, - on règle la position de la lunette de visée (31), par un pivotement de cette chape selon le deuxième axe (V), de manière à viser le dit point lumineux (12) généré par le laser à l'extrémité de la fouille, - on relève la lunette par un pivotement vers le 25 haut selon le dit premier axe horizontal, de manière à viser en direction d'un jalon de référence (4), situé audessus de la fouille, et - tout en maintenant la canne (21) en position sur le tuyau (1), on ajuste la position du tuyau de manière à 30 amener l'axe de visée (D) sur le dit jalon (4), le tuyau étant alors correctement aligné dans la direction de la canalisation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ajuste la position de la canne (21) de manière qu'elle soit verticale, au moyen d'un niveau à bulle (33) disposé sur la lunette de visée. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, préalablement aux étapes du procédé définies dans la revendication 1, pour maintenir le laser (10) aligné dans le tuyau (1), on maintien le laser plaqué contre la paroi du tuyau, à l'intérieur de celui-ci, par un vérin 10 mécanique (14). 4. Système pour l'alignement de tuyaux par un procédé utilisant un laser aligné dans un tuyau, caractérisé en ce qu'il comprend une canne (21) qui 15 comporte à une extrémité inférieure un pied (22) adapté pour être positionné sur une surface sensiblement cylindrique extérieure d'un tuyau à poser, et à une extrémité supérieure, opposée à l'extrémité inférieure, un support (32) pour une lunette de visée (31), le 20 support étant lié à l'extrémité de la canne par une chape (41) et monté pivotant sur la chape selon un premier axe (H) orthogonal à la direction longitudinale de la canne, et la chape (41) étant réglable en pivotement par rapport à la canne selon un deuxième axe (V) parallèle à la 25 direction longitudinale de la canne. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que la canne (21) est télescopique. 6. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend aussi un dispositif de maintien du laser (10) dans un tuyau (1), ce dispositif comportant un vérin mécanique (14) adapté pour s'appuyer d'une part sur le laser et d'autre part sur une zone de surface interne 35 du tuyau sensiblement diamétralement opposée à la zone ou est posé le laser. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le vérin mécanique est un vérin de type cric en losange (14), et comporte au moins un bras de rallonge (16) amovible ou escamotable. 8. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que, pour le réglage en pivotement de la chape (41) par rapport à la canne (21) selon le deuxième axe (V), le 10 système comporte un boîtier de réglage (42) dont la chape (41) constitue un couvercle de fermeture, et qui comporte un mécanisme à roue (43) et vis sans fin (44), la vis sans fin comportant un bouton de réglage (45), et la roue étant solidarisée sur la chape par une vis de fixation 15 (47). 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que la vis de fixation (47) comporte une tête (49) située sous le boîtier ( 42) et un ressort de compression 20 (50) est placé entre la tête de la vis de fixation et le fond (48) du boîtier, pour maintenir le boîtier (42) et la chape (41) plaqués l'un contre l'autre. 10. Système selon la revendication 4, caractérisé en 25 ce que le pied (22) de la canne (21) comporte deux barreaux (23) parallèles disposés symétriquement et reliés à une embase (24), les barreaux étant destinés à venir reposer sur le tuyau, et l'embase (24) est reliée de manière démontable à la canne (21).