Brevet FR2878016A1 — publié le 20060519

La présente invention concerne un dispositif de maintien d'horizontalité d'un support à débattement vertical. Pour réaliser des prises de vues avec une caméra portée par un opérateur se déplaçant, en conservant l'horizontalité de l'axe optique de la caméra, il est connu d'utiliser un dispositif utilisant l'inertie d'un poids permettant de stabiliser horizontalement la caméra. En particulier, ce type de dispositif comporte un arbre vertical, à la première extrémité duquel est fixé la caméra, l'axe optique de la caméra étant perpendiculaire à l'axe de l'arbre, l'autre extrémité de l'arbre étant reliée à un poids, l'arbre étant relié, par l'intermédiaire d'un cardan situé entre les deux extrémités de l'arbre à un bras fixé sur un harnais permettant à l'opérateur de porter le dispositif. Le poids équilibrant l'arbre, il est possible de maintenir celui-ci vertical, l'axe optique de la caméra étant horizontal. D'autre part lors des mouvements de l'opérateur, l'inertie assurée par la masse de l'ensemble permet de conserver un positionnement proche de l'horizontalité. Ce dispositif donne donc entière satisfaction quant au maintien de l'horizontalité, dans des conditions courantes d'utilisation. Il apparaît toutefois qu'il est souhaitable de réduire la masse totale du dispositif, qui peut être supérieure à trente kilos, cette masse importante étant nécessaire pour assurer l'inertie du système. En effet, cette masse totale importante du système limite l'utilisation de ce type de dispositif. D'autre part, il est souhaitable pour ce type de dispositif de disposer de moyens simples pour changer la position verticale de la caméra, c'està-dire son débattement vertical. La présente invention à pour but de remédier à ces inconvénients, et de fournir un dispositif permettant la correction d'horizontalité d'un support à débattement vertical variable présentant une masse réduite permettant une maniabilité améliorée pour un opérateur. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de maintien d'horizontalité d'un support à débattement vertical caractérisé en ce qu'il comporte: - un bras allongé, - un premier support relié par une première liaison, comportant au moins un degré de liberté de rotation autour d'un axe, à la première extrémité du bras, - un second support relié par une seconde liaison, comportant au 5 moins un degré de liberté de rotation autour d'un axe, à la seconde extrémité du bras, les axes des deux liaisons étant sensiblement parallèles, - des moyens de détection de l'inclinaison d'au moins un support par rapport à l'horizontale, - des moyens de correction de l'inclinaison relative entre le bras et 10 les deux supports à partir des informations fournies par les moyens de détection. Le dispositif permet de maintenir les premier et second supports horizontaux par rapport au sol, quelque soit l'inclinaison du bras. Ainsi, avec cette même orientation, et selon les masses relatives sur les supports, les moments exercés par les premiers et second supports au niveau d'un point de l'arbre, par exemple au milieu de l'arbre, s'annulent, permettant une manipulation aisée du dispositif pour modifier la position verticale des supports, en particulier du premier support, sur lequel peut par exemple être fixée une caméra. Avantageusement, les première et seconde liaisons sont des liaisons pivot. Selon un mode de réalisation, les moyens de détection comportent au moins un inclinomètre. Avantageusement, les moyens de détection comportent au moins 25 un gyromètre. Selon une possibilité, les moyens de détection détectent l'inclinaison de l'un des deux supports, et en ce que les moyens de correction comportent des moyens de renvoi d'effort permettant de réaliser la correction de l'inclinaison des deux supports simultanément. Ces dispositions permettent de tirer parti de l'équilibrage naturel des deux plateformes, l'énergie à fournir pour équilibrer les deux supports étant ainsi réduite. Avantageusement, les moyens de renvoi d'effort comportent un arbre mobile en rotation à l'intérieur du bras, coopérant à ses deux extrémités 35 avec deux renvois d'angle. Selon une autre possibilité, le dispositif comporte des premiers moyens de détection de l'inclinaison du premier support et des seconds moyens de détection de l'inclinaison du second support, les premiers moyens de détection étant associés à des premiers moyens de correction de l'inclinaison du premier support et les seconds moyens de détection étant associés à des seconds moyens de correction de l'inclinaison du second support. Ces dispositions permettent d'éviter l'utilisation de moyens de renvoi d'effort communs aux deux supports. Ainsi la partie centrale du bras ne 10 comprend pas d'arbre ou autre moyen de renvoi. En outre, ces dispositions permettent une correction précise individuelle de l'horizontalité de chacun des deux supports. Avantageusement, les moyens de correction comportent un moteur, et des moyens de contrôle du moteur. Selon un mode de réalisation, les moyens de contrôle comportent au moins: moteur. 20 support. - des moyens de traitement des signaux des moyens de détection, - des moyens de calcul de la consigne de correction pour le Avantageusement, le bras est de type télescopique. Selon un mode de réalisation, une caméra est fixée sur le premier De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant 25 à titre d'exemple non limitatif, deux modes de réalisation d'un dispositif selon l'invention. La figure 1 représente de façon schématique un dispositif de maintien d'horizontalité selon un premier mode de réalisation, vu de côté, muni d'une caméra. La figure 2 est une vue en coupe, de côté, du dispositif de figure 1. La figure 3 est une en coupe, à échelle agrandie, selon III-III de figure 2. La figure 4 est une vue schématique illustrant le fonctionnement du dispositif de figure 1, vu de côté. La figure 5 est une vue de côté du dispositif de maintien d'horizontalité selon un second mode de réalisation. Selon un premier mode de réalisation, représenté sur les figures 1 à 4, un dispositif 2 de maintien d'horizontalité selon l'invention comporte: - un bras allongé 3, - un premier support, constitué d'une première plateforme 4 reliée par une première liaison pivot 5, d'axe A, à la première extrémité du bras 3, - un second support, constitué d'une seconde plateforme 6 reliée par une seconde liaison pivot 7, d'axe B à la seconde extrémité du bras 3, les axes A et B des deux liaisons pivot 5 et 7 étant sensiblement parallèles. Le dispositif 2 comporte également des moyens de détection 8 de l'inclinaison d'au moins un support par rapport à l'horizontale, comportant un gyromètre 9 et d'un inclinomètre 10. Dans le mode de réalisation présenté, les moyens de détection 8 sont solidaires de la seconde plateforme 6. Le gyromètre 9 détecte la vitesse de rotation de la seconde plateforme 6 sur laquelle il est fixé, afin de calculer la correction à apporter. L'inclinomètre 10 indique une position d'origine correspondant à l'horizontalité, ce qui permet de corriger les éventuelles dérives du gyromètre, de manière à conserver une position fixe, même quand le bras demeure fixe. L'association d'un inclinomètre et d'un gyromètre est particulièrement avantageuse, car elle permet de combiner les caractéristiques de détection d'inclinaison dynamique du gyromètre et les caractéristiques de détection d'inclinaison statique de l'inclinomètre. Le dispositif 2 comporte de plus des moyens de correction 12 de l'inclinaison relative entre les deux supports 4 et 6 et le bras 3 dont la consigne 25 est fournie par les moyens de détection 8. Les moyens de correction 12 comportent des moyens de contrôle, sous forme d'une carte électronique 13 comprenant au moins: - des moyens de traitement des signaux des moyens de détection, c'est-à- dire des signaux du gyromètre et de l'inclinomètre, - des moyens de calcul de la consigne de correction. Les moyens de correction 12 comportent de plus un moteur unique 14, qui est asservi et piloté par les moyens de contrôle 13 pour atteindre la consigne de correction, et des moyens d'entraînement en rotation des plateformes 4 et 6 par rapport au bras 3 constitués de moyens de renvoi d'effort permettant de réaliser la correction de l'inclinaison des deux plateformes simultanément. Les moyens de renvoi d'effort comportent: un arbre de renvoi 15 mobile en rotation à l'intérieur du bras 3, selon l'axe du bras, coopérant à ses deux extrémités avec deux renvois d'angle. Le premier renvoi d'angle 16, représenté en particulier sur la figure 3 est constitué par un premier pignon 17 coopérant avec un premier pignon d'extrémité 18 de l'arbre 15, le premier pignon 17 étant solidaire d'un premier arbre 19 constituant l'axe de la première liaison pivot 5 solidaire de la première plateforme 4. De la même façon, le second renvoi d'angle est constitué par un second pignon coopérant avec un second pignon sur l'autre extrémité de l'arbre, le pignon étant solidaire d'un second arbre constituant l'axe de la seconde liaison pivot 7 solidaire de la seconde plateforme 4. L'arbre 15 comporte un troisième pignon 25, destiné à coopérer avec un pignon 26 fixé sur l'arbre du moteur 14. Les moyens de contrôle 13 étant associés aux moyens de détection 8, permettent la correction en temps réel de l'horizontalité des supports, en envoyant au moteur 14, fixé sur l'extrémité du bras 3, un ordre de mouvement inverse à celui qui a été détecté. Le gyromètre 9 se trouvant sur la partie mobile asservie, c'est-à- dire sur la première plateforme 4, l'erreur de recopie est nulle, c'est à dire que les erreurs de mesures éventuelles, liées par exemple à un défaut de précision du gyromètre, sont automatiquement corrigées puisque que le fonctionnement du dispositif tend vers une position fixe dans l'espace de ce dernier. La correction est réalisée de façon permanente. Le dispositif 2 est en particulier destiné à une utilisation comme support de caméra embarquée sur un opérateur en mouvement. La caméra 27 est fixée sur la première plateforme 4, et l'opérateur saisit simplement le dispositif par le bras 3, de préférence au milieu de celui-ci. L'opérateur peut ainsi faire varier la hauteur de la caméra 27 en modifiant l'inclinaison du bras 3, sans avoir à régler l'horizontalité de la caméra 27, qui est automatiquement corrigée par le dispositif 2. Ainsi le dispositif 2 ne nécessite pas de liaison mécanique avec le sol pour garantir une référence horizontale ou verticale. Ce premier mode de réalisation, avec des moyens de renvoi reliant 35 les deux plateformes, permet de tirer parti de l'équilibrage naturel des deux plateformes, le travail du moteur unique étant ainsi réduit. Selon une variante, le bras est de type télescopique pour permettre un réglage de sa longueur, l'arbre de renvoi présentant par exemple deux sections coulissant l'une dans l'autre présentant des formes polygonales complémentaires permettant l'entraînement en rotation. Selon des variantes, les premières et secondes plateformes peuvent être en déséquilibre, le moteur compensant les inégalités de charge. Il est à noter que la correction en temps réel de l'horizontalité en temps réel efface l'effet de balance résiduel entre les deux plateformes. Avantageusement, les moyens de correction constituent une chaîne de réduction mécanique réalisée à partir d'éléments sans jeu, de manière à éviter tout seuil de déplacement et d'éventuels à coups lors d'un changement de sens dans le déplacement angulaire du bras. En variante, la caméra peut être fixée par l'intermédiaire d'une tête de positionnement de caméra, permettant d'orienter celle-ci en conservant des 15 références horizontales et verticales fiables. En variante, le dispositif peut également être utilisé non plus porté par un opérateur, mais fixé par un point du bras, par une liaison articulé, à un dispositif mécanique. La figure 5 représente un second mode de réalisation du dispositif 20 selon l'invention. Sur cette figure, les mêmes éléments portent les mêmes références que dans le premier mode de réalisation. Le dispositif 2 comporte de nouveau un arbre 3 et une première et une seconde plateformes 4 et 6. Toutefois, dans ce mode de réalisation, le dispositif 2 comporte des premiers moyens 28 de détection de l'inclinaison de la première plateforme 4 et des seconds moyens 29 de détection de l'inclinaison de la seconde plateforme 6, les premiers moyens de détection 28 étant associés à des premiers moyens de correction 30 de l'inclinaison du second support et les seconds moyens de détection étant associés à des seconds moyens de correction 32 de l'inclinaison du second support. Les premiers et seconds moyens de détections 18 et 29, comportent sont respectivement constitués de la même façon que dans le premier mode de réalisation, par un gyrornètre 9 et un inclinomètre 10. Les premiers et seconds moyens de correction 30; 32 comportent respectivement des éléments similaires à ceux décrits dans le premier mode de réalisation, en particulier des moyens de contrôle 13 et un moteur 14. Les deux moteurs 14 sont reliés à respectivement à un premier et un second arbre de renvoi court distincts 33 et 34 par le pignon 26 d'arbre moteur avec lequel coopère un pignon solidaire de l'arbre de renvoi concerné 30 ou 32. Le premier arbre de renvoi 33 comporte le premier pignon d'extrémité 18 d'arbre, Le second arbre de renvoi 34 comporte le second pignon d'extrémité d'arbre, ces pignons et les éléments de renvoi suivants jusqu'aux plateformes 4 et 6 étant identiques au premier mode de réalisation. Les dispositions du second mode de réalisation permettent d'éviter l'utilisation de moyens de renvoi d'effort commun aux deux plateformes. Ainsi la partie centrale ne comprend pas d'arbre ou autre moyen de renvoi. En outre, ces dispositions permettent une correction précise individuelle de l'horizontalité de chacune des deux plateformes. Comme il va se soi, l'invention ne se limite pas aux formes de réalisation préférentielles décrites ci-dessus, à titre d'exemples non limitatif; elle en embrasse au contraire toutes les variantes dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. Dispositif (2) de maintien d'horizontalité d'un support (4) à débattement vertical caractérisé en ce qu'il comporte: - un bras allongé (3), - un premier support (4) relié par une première liaison (5), comportant au moins un degré de liberté de rotation autour d'un axe (A), à la première extrémité du bras (3), - un second support (6) relié par une seconde liaison (7), comportant au moins un degré de liberté de rotation autour d'un axe (B), à la seconde extrémité du bras (4), les axes (A, B) des deux liaisons (5, 7) étant sensiblement parallèles, - des moyens de détection (8, 28, 29) de l'inclinaison d'au moins un support (4, 6) par rapport à l'horizontale, - des moyens de correction (12, 30, 32) de l'inclinaison relative entre le bras (3) et les deux supports (4, 6) à partir des informations fournies par les moyens de détection (8, 28, 29). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les première et seconde liaisons (5, 7) sont des liaisons pivot. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de détection (8) comportent au moins un inclinomètre (10). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de détection comportent au moins un gyromètre (9). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce les moyens de détection (8) détectent l'inclinaison de l'un des deux supports (4, 6), et en ce que les moyens de correction (12) comportent des moyens de renvoi d'effort (15, 16) permettant de réaliser la correction de l'inclinaison des deux supports (4, 6) simultanément. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de renvoi d'effort comportent un arbre (15) mobile en rotation à l'intérieur du bras (3), coopérant à ses deux extrémités avec deux renvois d'angle (16). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des premiers moyens de détection (28) de l'inclinaison du premier support (4) et des seconds moyens de détection (29) de l'inclinaison du second support (6), les premiers moyens de détection (28) étant associés à des premiers moyens de correction (30) de l'inclinaison du premier support (4) et les seconds moyens de détection (29) étant associés à des seconds moyens de correction (32) de l'inclinaison du second support (6). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce 5 que les moyens de correction (12, 30, 32) comportent un moteur (14), et des moyens de contrôle (13) du moteur. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce les moyens de contrôle (13) comportant au moins: - des moyens de traitement des signaux des moyens de détection, 10 - des moyens de calcul de la consigne de correction pour le moteur. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le bras est de type télescopique. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en 15 ce qu'une caméra (27) est fixée sur le premier support (4).