Brevet FR2895083A1 — publié le 20070622

bISPOSITIF bE POSITIONNEMENT AUTOMATIQUE b'UN CASQUE La presente invention se rapporte a un dispositif de positionnement automatique d'un casque, plus particulierement selon I'axe de site et/ou de roulis. Pour caracteriser un casque, notamment un casque de pilote d'aeronef, it est necessaire de positionner ce dernier selon des milliers de positions differentes, a la maniere d'un pilote qui bougerait sa tete, af in de verifier notamment si I'affichage sur la visiere suit bien en temps reel ('evolution du champ de vision du pilote. Une solution pour realiser cette operation consiste a positionner manuellement le casque selon ces differentes positions. Cette tache est longue et fastidieuse. Pour accelerer cette operation, un banc a ete developpe comprenant un support motorise permettant d'assurer trois translations Tx, Ty, Tz et une rotation verticale Rz. Les deux autres rotations horizontales Rx correspondant au mouvement avant/arriere de la tate appele egalement site et Ry correspondant au mouvement droite/gauche de la tate appele egalement roulis ne sont pas motorisees car I'environnement proche du casque a tester est un milieu sensible aux perturbations electromagnetiques si bien que la presence d'une motorisation pour automatiser les mouvements de rotation Rx et Ry est proscrite. Par consequent, I' operation de caracterisation d'un casque est relativement longue et fastidieuse car le positionnement necessitant un changement selon les axes de rotation Rx et Ry est realise manuellement. Aussi, la presente invention vise a pallier les inconvenients des dispositifs de fart anterieur en proposant un dispositif permettant un positionnement automatique du casque notamment selon au moins un axe de rotation correspondant au mouvement de site ou de roulis, sans generer des perturbations notamment electromagnetiques clans I'environnement du casque. A cet effet, I' invention a pour objet un dispositif de positionnement automatique selon au moins un axe de rotation d'un element susceptible d'evoluer clans un milieu sensiblement aux perturbations notamment electromagnetiques, tel qu'un casque d'aeronef par exemple, ledit dispositif comprenant au moins un mat a I'extremite duquel est articule selon un axe de rotation un support auquel peut &I-re assujetti ledit element, caracterise en ce quill comprend au moins une motorisation deportee par rapport audit axe de rotation, susceptible d'entrainer ledit axe de rotation par le biais d'une chaine cinematique ainsi qu'au moins un codeur susceptible de controler le mouvement reel dudit axe de rotation af in de compenser notamment les eventuels jeux de la chaine cinematique. b'autres caracteristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de I'invention, description donnee a titre d'exemple uniquement, en regard 15 des dessins annexes sur lesquels: - la figure 1 est une representation schematique du dispositif de I'invention illustrant le mouvement de site, - la figure 2 est une representation schematique du dispositif de I'invention illustrant le mouvement de roulis, 20 - la figure 3 est une vue en perspective illustrant la partie du dispositif permettant de realiser de maniere automatique le mouvement de site, - les figures 4 et 5 sont respectivement une vue laterale et une vue en perspective illustrant la partie du dispositif permettant de realiser de maniere automatique le mouvement de roulis, 25 - la figure 6 est une vue en perspective illustrant en details la partie superieure du mat, - la figure 7 est une representation schematique illustrant un codeur selon un mode de realisation prefere de I'invention, - la figure 8 est une vue de dessus d'un disque codeur selon un mode de realisation, - la figure 9 est une vue en perspective d'un disque codeur selon un autre mode de realisation, et - la figure 10 est une vue en perspective illustrant ('emplacement d'un codeur selon une variante de realisation. Sur les figures 1 et 2, on a represents un dispositif permettant de positionner selon differentes positions un casque 10 de pilote d'aeronef, represents en pointille. Ce dispositif, egalement appele banc, comprend un bati 12, un support de mat 14, un mat 16 ainsi que des moyens 18 pour assujettir le casque a tester a I'extremite superieure dudit mat. La liaison entre le bati 12 et le support de mat 14 permet de realiser de maniere automatique trois translations Tx, Ty, Tz, perpendiculaires deux a deux et une rotation autour d'un axe vertical Rz. Cette liaison n'est pas plus detainee car elle est connue de I' homme du metier. Le mat 16 a une longueur suffisante pour que les elements assurant la liaison entre le bati 12 et le support de mat 14 et ceux situes au pied du mat n'induisent pas de perturbations electromagnetiques clans I'environnement du casque a tester. Comme illustre sur la figure 3, les moyens 18 pour assujettir le casque comprennent une platine 20, de forme triangulaire avec trois points d'ancrage susceptibles d'etre relies au casque a tester. Les moyens 18 pour assujettir le casque ne sont pas plus detailles car de nombreuses solutions techniques peuvent etre envisagees pour solidariser le casque au dispositif. Le mat 16 est en un materiau non metallique, notamment en matiere plastique. II comprend deux montants 22.1 et 22.2 sensiblement paralleles, fixes en partie inferieure au support de mat 14. Les deux montants 22.1 et 22.2 comprennent en partie superieure des alesages clans lesquels sont susceptibles de pivoter des portees rapportees de part et d'autre d'un boitier 24, ledit boitier 24 etant susceptible de pivoter autour d'un axe de rotation Rx materialise par les portees et correspondant au mouvement de site illustre par la double fleche 26. Le dispositif comprend en partie inferieure du mat 16 une premiere motorisation 28 solidaire du support de mat 14 dont I'arbre de sortie 30 est monte en rotation clans un alesage menage au niveau d'un des montants. Des moyens de liaison permettent d'assurer la liaison cinematique entre I'arbre de sortie 30 de la premiere motorisation avec rune des portees du boitier 24 de maniere a ce que ledit boitier 24 soit entraine en rotation par la premiere motorisation 28. Selon un mode de realisation illustre en details sur la figure 3, un pignon est rapporte sur I'arbre de sortie 30 et un demi disque 32 est fixe a une portee du boitier 24, dont le centre correspond a I'axe de rotation Rx et comportant des crans en peripherie susceptibles d'engrener avec le pignon de I'arbre de sortie 30 de la premiere motorisation 28. Un premier axe de rotation 34 est monte pivotant clans le boitier 24, ledit axe de rotation 34 correspondant a I'axe de rotation Ry et etant perpendiculaire a I'axe de rotation Rx. Cet axe de rotation 34 s'etend de part et d'autre du boitier 24 et supporte une chape 36 elle-meme supportant les moyens 18 pour assujettir le casque. La chape 36 comprend deux montants dont les extremites inferieures sont reliees aux extremites du premier axe 34 et dont les extremites superieures sont reliees par une traverse sur laquelle sont rapportes les moyens 18 pour assujettir un casque a tester. Comme illustre sur la figure 5, un second axe de rotation 38 est monte en rotation clans les portees du boitier 24, de maniere a titre coaxial a I'axe de rotation Rx. Ce second axe de rotation 38 est perpendiculaire au premier axe de rotation 34 et comprend une vis sans fin 40 susceptible d'engrener avec une roue crantee 42 solidaire du premier axe de rotation 34. b'autres solutions pourraient etre envisagees pour assurer I'entrainement en rotation du premier axe de rotation 34 par le second axe de rotation 38, par exemple un entrainement par friction. Le dispositif comprend egalement en partie inferieure du mat 16 une seconde motorisation 44 solidaire du support de mat 14 dont I'arbre de sortie 46 est monte en rotation clans un alesage menage au niveau d' un des montants. Comme illustre sur la figure 4, des moyens de liaison, par exemple une courroie crantee 48, permettent d'assurer la liaison cinematique entre I'arbre de sortie 46 de la seconde motorisation 44 et un pignon rapporte a une des extremites du second axe de rotation 38 de maniere a ce que la chape 36 soit entrainee en rotation par la seconde motorisation 44 autour de I'axe Ry correspondant au mouvement de roulis illustre par la double fleche 50 sur la figure 2. Les motorisations 28 et 44 ne sont pas detaillees et sont choisies par I'homme 15 du metier. Selon une caracteristique de I' invention, tous les elements prevus entre le mat 16 et les moyens 18 pour assujettir le casque sont en des materiaux non metalliques, notamment en matiere plastique af in de pas generer des perturbations electromagnetiques clans I'environnement du casque. 20 Le fait de prevoir des motorisations 28 et 44 deportees par rapport aux axes de rotation Rx et Ry permet de ne pas generer clans I'environnement proche du casque des perturbations electromagnetiques. Ainsi, le dispositif comprend une premiere chaine cinematique comportant la premiere motorisation 28, I'arbre de sortie 30, le demi disque 32 et le boitier 24 ainsi qu'une seconde cinematique 25 comportant la seconde motorisation 44, I'arbre de sortie 46, la courroie crantee 48, le second axe de rotation 38, la vis sans fin 40, la roue crantee 42, le premier axe de rotation 34 et la chape 36. Selon une autre caracteristique de I' invention, chaque chaine cinematique comprend un codeur permettant de controler le mouvement reel selon chaque axe de rotation Rx et/ou Ry af in de compenser les jeux induits en raison notamment de I'elasticite des elements composant chaque chaine cinematique. Ces codeurs permettent de mesurer ('evolution de la position angulaire de maniere precise ainsi qu'eventuellement le sens de rotation. Un premier codeur 52 est rapporte au niveau d'une portee du boitier 24 af in de controler ('evolution de la position angulaire autour de ('axe de rotation Rx. Un second codeur 54 est rapporte au niveau du premier axe de rotation 34 af in de controler I' evolution de la position angulaire autour de ('axe de rotation Ry. Chaque codeur comprend un disque codeur 56 ainsi que des moyens permettant de mesurer le mouvement angulaire du disque et de determiner son sens de rotation. Af in de ne pas generer de perturbations notamment electromagnetiques clans 15 I'environnement du casque, le disque codeur 56 est en un materiau non metallique, et de preference en silicium. Selon un premier mode de realisation illustre sur la figure 8, le disque codeur 56 de silicium comprend sur au moins une de ses faces une pluralite de creux 58 en forme de traits, graves en surface dont I'espacement est fonction de la precision 20 souhaitee. A titre d'exemple, pour obtenir une precision de I'ordre de 0,03 , on prevoit 6000 traits sur un secteur angulaire de 180 . Selon une autre variante illustree sur la figure 9, le disque codeur 56 comprend en peripherie une pluralite d'ondulations dont le pas entre deux creux est adapte en fonction de la precision souhaitee de la mesure. 25 be preference, la profondeur des creux (graves ou des ondulations) est suffisante pour alterer le signal lorsque le faisceau eclaire un creux, ledit signal etant capte a I'interieur du creux apres une multitude de reflexions sur les parois laterales du creux. Ainsi, la profondeur du creux est independante de la longueur d'onde de I'onde revue. Selon un mode de realisation, les moyens permettant de mesurer le mouvement angulaire du disque et de determiner son sens de rotation comprennent un premier couple comportant un emetteur et un recepteur pour determiner le deplacement angulaire et un second couple comportant un emetteur et un recepteur, place de maniere a recevoir un signal dephase par rapport au premier couple, pour determiner le sens de rotation du disque. Chaque couple comprend une source d'onde deportee par rapport au codeur de maniere a ne pas generer de perturbations electromagnetiques clans I'environnement du casque. Des moyens sont egalement prevus pour analyser les signaux recus par les recepteurs, lesdits moyens etant deportes par rapport aux codeurs de maniere a ne pas generer de perturbations electromagnetiques clans I'environnement du casque. Les signaux sont transmis entre les sources d'onde et les emetteurs et entre les recepteurs et les moyens d'analyse par le biais de fibres optiques. Selon un mode de realisation prefere et illustre sur la figure 7, pour chaque codeur, les moyens permettant de mesurer le mouvement angulaire du disque et de determiner son sens de rotation comprennent un seul emetteur 60 et un recepteur 62 comportant deux fibres de detection 64.1 et 64.2 placees cote a cote, une lentille de collimation 66 et deux lentilles de focalisation 68, une par fibre. Les autres extremites des fibres de detection 64.1 et 64.2 sont chacune reliees a des moyens d'analyse du signal. Selon ce mode de realisation, une source d'onde 70 sous forme d'une diode laser 25 est prevue, couplee a une fibre dont I'autre extremite est couplee a ('emetteur 60. L'emetteur 60 comprend des moyens de collimation et de focalisation du faisceau pour obtenir une tache focale au niveau du disque codeur egale ou inferieure a 10 pm. Cette variante permet de reduire les coats puisqu'une seule source d'onde est 5 necessaire pour chaque codeur. Comme precedemment, la source d'onde 70 et les moyens d'analyse du signal sont deportes par rapport au disque codeur de maniere a ne pas generer de perturbations notamment electromagnetiques clans I'environnement du casque. Le fonctionnement du codeur est maintenant explique. 10 Lorsque le signal n'eclaire pas un creux, ledit signal est reflechi et recu par les deux fibres de detection 64.1 et 64.2, chacune recevant environ 50% du signal reflechi. Lorsque le signal eclaire un creux, le signal n'est pas reflechi si bien que les deux fibres de detection 64.1 et 64.2 ne recoivent pas de signal reflechi. 15 Lorsque le signal eclaire pour moitie un creux et une zone entre deux creux, seule une des fibres de detection recoit le signal reflechi par le disque codeur. En fonction du sens de rotation, le signal reflechi est recu par une fibre 64.1 si le disque codeur tourne clans le sens horaire, et par I'autre fibre 64.2 si le disque codeur tourne clans le sens anti-horaire. 20 be preference, le faisceau transmis par I'emetteur 60 a un angle d'incidence de I'ordre de 60 . Selon un mode de realisation, le disque codeur peut etre relie a un des axes et les moyens permettant de mesurer le mouvement angulaire du disque et de determiner son sens de rotation sont relies a un ou des elements fixes. 25 Selon un mode de realisation prefere, le disque codeur du premier codeur 52, correspondant a I'axe de rotation Rx, est solidaire d'un des montants formant le mat 16. En complement, les moyens 72 permettant de mesurer le mouvement angulaire du disque et de determiner son sens de rotation sont rapportes sur le boitier 24, comme illustre sur la figure 10. Selon un mode de realisation, le disque codeur du second codeur 54, correspondant a I'axe de rotation Ry, est solidaire du premier axe 34 et dispose a I'interieur du boitier 24, les moyens permettant de mesurer le mouvement angulaire du disque et de determiner son sens de rotation etant solidaires du boitier 24. Bien entendu, I'invention n'est evidemment pas Iimitee au mode de realisation represents et decrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne les formes et dimensions des differents elements. Par ailleurs, bien quill soit decrit applique a un dispositif de controle d'un casque, le codeur selon I'invention pourrait etre utilise clans d'autres domaines necessitant un codeur susceptible de ne pas generer de perturbations electromagnetiques. Enf in, le dispositif de positionnement automatique selon I'invention peut permettre de positionner selon au moins un axe de rotation, tout element susceptible devolution clans un milieu sensible aux perturbations electromagnetique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de positionnement automatique selon au moins un axe de rotation d'un element susceptible d'evoluer dons un milieu sensible aux perturbations notamment electromagnetiques, tel qu'un casque d'aeronef par exemple, ledit dispositif comprenant au moins un mat (16) a I'extremite duquel est articule selon un axe de rotation un support (24, 36) auquel peut 'el-re assujetti (edit element, caracterise en ce qu'il comprend au moins une motorisation (28, 44) deportee par rapport audit axe de rotation, susceptible d'entrainer ledit axe de rotation par le biais d'une chaine cinematique ainsi qu'au moins un codeur (52,54) susceptible de controler le mouvement reel dudit axe de rotation afin de compenser notamment les eventuels jeux de la chaine cinematique. 2. bispositif de positionnement automatique selon un premier axe de rotation (Rx) correspondant au mouvement de site et un second axe de rotation (Ry) correspondant au mouvement de roulis d'un element susceptible d'evoluer dons un milieu sensible aux perturbations notamment electromagnetiques, tel qu'an casque d'aeronef par exemple, ledit dispositif comprenant un mat (16) a I'extremite superieure duquel est articule un boitier (24) selon un axe de rotation correspondant au premier axe de rotation (Rx), une chape (36) a laquelle peut etre assn jetti ledit element a tester, solidaire d'un axe de rotation (34) monte pivotant clans ledit boitier (24), !edit axe de rotation (34) correspondant au second axe de rotation Ry et etant perpendiculaire au premier axe de rotation Rx, caracterise en ce qu'il comprend une premiere motorisation (28) deportee par rapport au premier axe de rotation (Rx), susceptible d'entrainer ledit premier axe de rotation par le biais d'une premiere chain cinematique, un premier codeur (52) etant prevu pour controler le mouvementreel dudit premier axe de rotation et en ce quill comprend une seconde motorisation (44) deportee par rapport au second axe de rotation (Ry), susceptible d'entraTher ledit second axe de rotation par le biais dune seconde chaine cinematique, un second codeur (52) 6tant prevu pour controler le mouvement reel dudit second axe de rotation. 3. bispositif de positionnement automatique selon la revendication 2, caracterise en ce que la seconde chain cinematique comprend un second axe de rotation (38) coaxial au premier axe de rotation (Rx), des moyens (48) pour entrainer en rotation (edit second axe de rotation (38) par la seconde motorisation (44), (edit second axe de rotation (38) entrainant en rotation l'axe de rotation (34) supportant la chape (36). 4. bispositif de positionnement automatique selon la revendication 2 ou 3, caracterise en ce que la premiere chaine cinematique comprend un demi disque (32) f ixe au boitier (24), dont le centre correspond au premier axe de rotation 15 (Rx) et comportant des crans en peripherie susceptibles d'engrener avec un pignon relie a la premiere motorisation (28). 5. bispositif de positionnement automatique selon rune quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que tous les elements prevus entre le mat et le support pour assujettir ('element a tester sont en des 20 materiaux non metalliques, notamment en matiere plastique. . 6. bispositif de positionnement selon ('une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que chaque codeur (52, 54) comprend un disque codeur (56) ainsi que des moyens permettant de mesurer le mouvement angulaire du disque et eventuellement de determiner son sens de rotation, avec au moins 25 une source d'onde (70) et des moyens d'analyse du signal deportes par rapport a raxe de rotation auxquels ils sont associes. 7. bispositif de. positionnement selon la revendication 6, caracterise en ce que le disque codeur (56) est en silicium. 8. bispositif de positionnement selon la revendication 7, caracterise en ce que le disque codeur (56) de silicium comprend sur au moins une de ses faces une pluralite de creux (58) en forme de traits, graves en surface dont I'espacement est fonction de la precision souhaitee. 9. bispositif de positionnement selon la revendication 6 ou 7, caracterise en ce que le disque codeur (56) comprend en peripherie une pluralite d'ondulations dont le pas entre deux creux est adapte en fonction de la precision souhaitee de la mesure. 10. bispositif selon I'une quelconque des revendications 6 a 9, caracterise en ce que chaque codeur comprend un seul emetteur (60) relie a une source d'onde (70) ainsi qu'un recepteur (62) comportant deux fibres de detection (64.1, 64.2) placees cote a cote, une lentille de collimation (66) et deux lentilles de focalisation (68), une par fibre, les autres extremites des fibres de detection (64.1, 64.2) etant chacune reliees a des moyens d'analyse du signal, les fibres de detection etant disposees de telle maniere que lorsque le faisceau emis par I'emetteur est reflechi en partie par une marque apposee sur le disque codeur (56) une seule des deux fibres recoit I'onde reflechi.