Brevet FR2952496A1 — publié le 20110513

Dispositif sous-marin autonome d'enregistrement d'images La présente invention est relative aux dispositifs sous-marins d'enregistrement d'images. La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif sous-marin autonome d'enregistrement d'images comprenant: - une base support, - au moins une batterie d'alimentation électrique - un caisson étanche comprenant : - une caméra de capture d'images vidéo ayant un objectif, - une unité d'enregistrement apte à stocker les images vidéo, - une vitre transparente en face de l'objectif de la caméra. On connait du document US2002/0024594 une méthode de comptage de la faune aquatique et un dispositif de capture d'images. Mais la présence du navire à proximité du site de comptage perturbe la faune et fausse les mesures. Si la caméra d'enregistrement est portée par un plongeur, la présence du plongeur perturbe également les poissons et fausse les comptages. La présente invention a notamment pour but d'améliorer 25 les dispositifs destinés au comptage de la faune aquatique et de la biodiversité sous-marine. La présente invention a pour objet un dispositif sous-marin autonome d'enregistrement d'images caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de nettoyage de la vitre 30 comprenant un bras monté rotatif autour d'un premier axe perpendiculaire à la vitre et entrainé en rotation par un moteur, ledit bras portant un balai ayant une surface perpendiculaire au premier axe, ledit balai étant en appui sur la vitre pour racler à intervalles réguliers la surface 35 extérieure de la vitre, et en ce qu'il comprend en outre des moyens de commande programmables pour commander la caméra et le moteur selon au moins une séquence prédéfinie. Grâce à ces dispositions, le dispositif peut fonctionner de manière complètement autonome. En effet, il peut être installé dans un premier temps, puis le navire depuis lequel il a été installé peut s'éloigner pour ne pas perturber le comptage des espèces de la faune aquatique. Le dispositif peut alors collecter des informations de façon autonome pendant plusieurs semaines voire quelques mois. A l'issue de la période prévue pour le comptage, le dispositif est récupéré par un navire, et les données enregistrées sur l'unité d'enregistrement peuvent être analysées à des fins statistiques. Dans divers modes de réalisation de l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - le caisson est cylindrique et a un axe principal parallèle au premier axe. - le moteur d'entrainement est juxtaposé parallèlement au caisson ; - le moteur d'entrainement de type pas à pas, et dans lequel les moyens de commande programmables sont adaptés pour commander un balayage angulaire d'un nombre de pas prédéfini ; - le caisson comporte une face avant et dans lequel la vitre est en retrait de ladite face avant du caisson ; - l'au moins une séquence prédéfinie desdits moyens de commande programmables comporte une prise de vue de 2 30 minutes toutes les 2 heures ; - l'unité d'enregistrement a une capacité de 50 Gigaoctets ; - la batterie a une capacité d'au moins 360 watt-heures ; 35 - l'autonomie du dispositif pour enregistrer les images vidéo est d'au moins 2 mois ; - l'au moins une séquence prédéfinie desdits moyens de commande programmables comporte un balayage toutes les 6 heures ; - le dispositif a un poids inférieur à 12 kilogrammes ; - la caméra est une webcam numérique standard ; - le dispositif comporte en outre une batterie auxiliaire, le moyen de nettoyage étant alimenté par ladite batterie auxiliaire. D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. L'invention sera également mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels : - la figure 1 est une vue générale montrant un dispositif vidéo sous-marin autonome selon l'invention, - la figure 2 représente une vue en perspective du dispositif de la Figure 1, - la figure 3 représente une vue en coupe partielle du 20 dispositif de la Figure 1, selon la ligne III-III de la figure 2, - la figure 4 représente un synoptique électrique du dispositif de la Figure 1 avec des moyens programmables, - la figure 5 représente un chronogramme du 25 fonctionnement du dispositif de la Figure 1, - la figure 6 représente une vue de détail partielle du moyen de nettoyage. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. 30 La figure 1 présente un dispositif vidéo sous-marin autonome 1, destiné à être immergé en un endroit prédéterminé d'une mer ou d'un océan, le but de ce dispositif vidéo étant d'enregistrer des images de la faune aquatique et de la biodiversité marine. Le traitement des 35 images ainsi enregistrées par échantillonnage sur une période assez longue permet le comptage des espèces de la faune aquatique sur la base d'observation statistique de la présence ou du passage des individus de chaque espèce. Comme représenté sur les figures 1, 2 et 3, le dispositif vidéo sous-marin autonome 1 comprend notamment - une base support 10 fixée à des pieds 18 adaptés pour être posés ou enfoncés dans le fond sous-marin, - une batterie 11 d'alimentation électrique fixée sous la base support 10, par au moins une bride 17, - des poignées de préhension 15 du dispositif, - un caisson étanche 2 fixé sur la base support 10, - une caméra d'enregistrement vidéo 6 enfermée dans ledit caisson étanche 2, ladite caméra 6 ayant un objectif, - une unité d'enregistrement 12 apte à stocker les images vidéo qui sont captées par la caméra 6, ladite unité d'enregistrement 12 étant également enfermée dans ledit caisson étanche 2, - des moyens de commande 3 programmables pour commander au moins une séquence d'enregistrements d'images par la 20 caméra, selon une séquence prédéfinie, également logés à l'intérieur du caisson étanche 2, et - d'un moyen d'éclairage 19 optionnel. Le caisson étanche 2 se présente comme un cylindre de révolution, d'axe principal Y1, fermé par une face avant 20 25 en forme de disque et perpendiculaire à l'axe principal Y1 et une face arrière 28 également en forme de disque et perpendiculaire à l'axe principal Y1. Le caisson étanche 2 est formé par un assemblage de deux portions de cylindre de diamètre sensiblement 30 identique, la portion avant 21 comprenant la face avant 20, et la portion arrière 22 comprenant la face arrière 28. Lesdites deux portions de cylindre 21,22 sont assemblées entre elles de manière étanche au niveau de leur interface au moyen d'un joint d'étanchéité 23, par exemple torique 35 ou au moyen de tout autre moyen connu dans l'art. De plus, sur la face avant 20, le caisson étanche 2 comprend une vitre transparente 5 plane et en forme de disque dans l'exemple représenté, ladite vitre 5 étant positionnée en retrait de la face avant 20 en direction de l'intérieur du caisson. La surface extérieure de la vitre est soumise à la pression de l'eau environnante, tandis que la surface intérieure de la vitre est soumise à la pression d'air régnant à l'intérieur du caisson étanche 2. Sur la surface intérieure, vient en appui l'objectif de la caméra, la caméra étant maintenue contre la vitre par des moyens de maintien classiques (non représentés) connu dans l'art. La surface extérieure de la vitre 5 est parallèle à la face avant 20 et perpendiculaire à l'axe principal Yl. La vitre 5 est reçue dans un logement ayant une bordure circulaire, la position de cette bordure circulaire étant décalée de quelques millimètres vers l'intérieur du caisson 2 par rapport à la face avant 20. La vitre 5 à un diamètre légèrement supérieur au diamètre de ladite bordure et est fixée à la dite bordure par des moyens étanches de manière connue dans l'art et non représentés en détails. Par ailleurs, dispositif sous-marin autonome 1 d'enregistrement d'images selon l'invention comporte en outre un moyen de nettoyage de la surface extérieure de la vitre 5. Ce moyen de nettoyage comprend : - un moteur 4 électrique s'étendant parallèlement et le long de la paroi extérieur longitudinale du caisson étanche 2, ledit moteur 4 ayant un carter extérieur étanche, - un arbre 7 entrainé en rotation autour d'un premier axe X par ledit moteur 4, muni d'un joint torique ou d'un joint à lèvre à l'endroit ou ledit arbre sort du moteur, - un bras 9 fixé sur l'arbre 7, s'étendant selon une direction perpendiculaire à la direction du premier axe X, en direction de la vitre 5, et s'étendant entre une première extrémité 91 ancrée sur l'arbre 7 et une deuxième extrémité 92 libre à l'opposé de la première extrémité 91, - un balai 8 fixé sur le bras 9 au voisinage de sa deuxième extrémité 92, du coté du bras qui fait face à ladite vitre 5, le balai 8 ayant une surface d'appui parallèle à la surface extérieure de la vitre 5. Avantageusement selon l'invention, le balai 8 vient en appui sur la surface extérieure de la vitre 5, et lorsque le moteur 4 commande le mouvement du bras 9, le balai 8 subit un mouvement en arc de cercle dans un plan parallèle à la vitre 5 de manière à pouvoir racler, au moins en partie, la surface extérieure de la vitre 5, notamment celle qui se trouve en vis-à-vis de l'objectif de la caméra 6. Le moteur 4 est maintenu contre le caisson 2 par des brides 49 ou par tout autre moyen comme des colliers qui entourent le caisson 2 avec le moteur 4. Dans l'exemple illustré, le moteur 4 est juxtaposé parallèlement au caisson 2, et le premier axe X est parallèle à l'axe principal Y1. Le caisson étanche 2 comprend, dans son compartiment 20 intérieur : - la caméra vidéo 6, - les moyens de commande 3 programmables pour commander au moins une séquence d'enregistrements d'images par la caméra 6 et de nettoyage de la vitre 5, selon une séquence 25 prédéfinie, tel que cela sera détaillé par la suite, - l'unité d'enregistrement 12 destinée à stocker les images vidéo qui sont captées par la caméra 6, qui se présente sous la forme d'un disque dur ou d'une mémoire de masse non volatile, 30 - une platine 29 supportant les moyens de commande 3 et l'unité d'enregistrement 12, Ladite platine 29 comprend des circuits de distribution électrique, en particulier des circuits qui permettent de relier les moyens de commande 3 aux éléments suivants : 35 - une liaison 61 vers la caméra vidéo 6, - une liaison 16 vers le moteur 4 du moyen de nettoyage - un câble d'alimentation électrique 14 relié par ailleurs à la batterie 11, qui fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement autonome du dispositif 1. Comme représenté sur la figure 4, l'équipement électrique du dispositif vidéo sous-marin autonome de l'invention comprend une batterie d'accumulateur 11, la caméra vidéo 6, le moteur d'entrainement 4 du moyen de nettoyage, l'unité d'enregistrement 12 ainsi que les moyens de commande programmables 3. La batterie d'accumulateur 11 délivre une tension `+V' et a pour référence son pole négatif relié au potentiel de masse appelé 'Gnd'. Dans le cas illustré ici, le moteur 4 qui entraine le bras et le balai est un moteur pas à pas au moyen duquel on peut avantageusement commander un déplacement angulaire en boucle ouverte, en comptant les pas qui sont générés. Il es ainsi possible de commander un déplacement tout en connaissant à tout moment la position angulaire de l'arbre 7 et du bras 9, sans pour autant faire appel à un capteur de position. L'équipement électrique du dispositif vidéo sous-marin autonome de l'invention comprend en outre parmi les moyens de commande programmables 3, une unité logique 40, comme par exemple un micro-controleur 40, un transistor de sortie 86 et un relais de commande 88 relié à ce transistor de sortie 86, la sortie du relais 88 étant connectée via le câble 61 la caméra vidéo 6 et à l'unité d'enregistrement 12. Les moyens de commande programmables 3 comprennent en outre une série de quatre transistors 81,82,83,84, aptes à commander les phases du moteur pas-à-pas 4 selon une succession de combinaisons correspondant au déplacement d'un ou plusieurs pas dans une direction ou dans l'autre. Chacun des transistors 81,82,83,84 est relié à sa phase correspondante au moyen de conducteurs électriques 16a qui font partie du câble de liaison 16. L'unité d'enregistrement 12 est alimentée par l'unité de commande logique 40 et reçoit les signaux vidéo de la caméra 6 via le câble 62. L'unité de commande logique 40, les transistors 81,82,83,84, et 86 et le relais 88 peuvent être montés sur une carte électronique 34 elle-même contenue dans un boîtier de protection 35, ceux-ci étant non décrits ici en détails car connus dans l'art. Lorsque l'unité de commande logique 40 commande le relais 88, le contact dudit relais 88 est fermé et la caméra 6 ainsi que l'unité d'enregistrement sont opérationnels, les images capturées étant alors stockées dans l'unité d'enregistrement 12, et le dispositif est dit `en phase d'enregistrement'. Lorsque l'unité de commande logique 40 ne commande plus le relais 88, le contact dudit relais 88 est alors ouvert et la caméra 6 ainsi que l'unité d'enregistrement 12 ne sont plus alimentés, le dispositif est dit alors `en phase de repos' et la consommation électrique est alors réduite de façon très significative de manière à conférer au dispositif une autonomie importante. Le chronogramme présenté sur la figure 5 montre une séquence type comprenant des phases d'enregistrement 42 relativement courte, par exemple d'une durée de 2 minutes, et des phases de repos 41 entre les phases d'enregistrement 42, les phases de repos étant beaucoup plus longues. Par exemple, une séquence type peut consister en une phase d'enregistrement de 2 minutes toutes les 2 heures. Dans l'exemple représenté, au début du chronogramme (t0), le dispositif est en phase de repos, la tension d'alimentation 41 de la caméra vidéo (VC) est au potentiel de masse. Après l'écoulement d'un temps de 2 heures, le dispositif passe (temps tl) en phase d'enregistrement, la tension d'alimentation 41 de la caméra vidéo (VC) est au potentiel positif, cette phase 42 durant 2 minutes jusqu'au temps t2 où le dispositif repasse en phase de repos. Un tel cycle est ensuite répété, donnant lieu à des phases d'enregistrement entre les instants t3 et t4, puis entre t6 et t7, puis entre t8 et t9, puis entre tlO et tll, puis entre tl3 et t14. Par ailleurs, à une fréquence prédéterminée, l'unité de commande logique 40 déclenche un balayage de la vitre grâce au moyen de nettoyage. Cette fréquence peut être faible, comme par exemple un balayage 44 toutes les 6 heures, ce qui est représenté entre les instants t5 et t6, puis entre les instants t12 et t13. Comme représenté sur la figure 6, le bras 9 du moyen de nettoyage a une position de référence aO, position dans laquelle il ne se trouve pas en face de l'objectif de la caméra 6 et une position de parcours extrême al, l'écart entre les deux positions avoisinant 30° dans l'exemple illustré, et la zone couverte par le balayage englobe la surface 64 de l'objectif de la caméra 6. Sur le chronogramme de la figure 5, la position 43 du bras 9 reste à aO tant que le dispositif est en phase de repos ou tant que le dispositif 1 ne déclenche pas de séquence de nettoyage. Lorsqu'une séquence de nettoyage est déclenchée, la position évolue de aO vers al puis évolue en retour de al vers a0, ceci s'effectuant par une succession de pas commandés sur le moteur pas à pas 4. Avantageusement selon l'invention, un nettoyage régulier de la vitre 5 permet d'éviter que des micro-organismes n'aient le temps de s'implanter durablement sur la vitre 5, constituant ainsi un système anti-fouling simple, robuste et ne nécessitant aucun produit chimique. Grâce à ce nettoyage à intervalles réguliers, la vitre 5 reste propre et les séquences vidéo captées par la caméra et enregistrées dans l'unité d'enregistrement 12 sont nettes même après que le dispositif 1 ait passé plusieurs semaines dans le milieu. De façon préférentielle selon l'invention, la batterie 11 est une batterie d'une capacité d'au moins 360 watt-heures. De façon préférentielle selon l'invention, l'unité d'enregistrement 12 a une capacité de stockage d'au moins 50 Gigaoctets. De façon préférentielle selon l'invention, on choisit comme caméra 6 une webcam numérique standard, qui présente l'avantage d'être peu onéreuse, petite et légère. Avantageusement selon l'invention, la masse du dispositif sous-marin autonome d'enregistrement d'images 1 est inférieure à 12 kilogrammes, ce qui permet à un seul individu de porter et de mettre en place le dispositif 1, sans moyen de manutention ni d'aide extérieure. Plus précisément, la masse du caisson étanche 2 est sensiblement inférieure à 7 kilogrammes et la masse de la batterie 11 est sensiblement inférieure à 5 kilogrammes. Il est à noter que selon une variante de l'invention, 20 le dispositif sous-marin autonome d'enregistrement d'images 1 comprend non plus une seule batterie 11, mais deux batteries électriques : - une batterie principale 11 en charge d'alimenter la caméra 6, les moyens de commande programmables et l'unité 25 d'enregistrement 12, - une batterie auxiliaire en charge d'alimenter le moteur 4 du moyen de nettoyage. Ainsi, l'autonomie des enregistrements vidéo et des moyens de nettoyage sont découplées et les enregistrements 30 vidéo peuvent se poursuivre même lorsque la batterie auxiliaire est vide. De plus, le dispositif vidéo sous-marin autonome 1 peut comprendre optionnellement le moyen d'éclairage 19 déjà évoqué plus haut (représenté uniquement sur la figure 1) se 35 présentant comme un phare sous-marin alimenté par la batterie. Ce moyen d'éclairage 19 permet d'éclairer la zone de capture des images vidéo lorsque la luminosité naturelle n'est pas suffisante, par exemple la nuit ou encore lorsque le dispositif est immergé à une profondeur supérieure à celle qui bénéficie de la lumière naturelle du jour, en fonction de la turbidité de l'eau. Par ailleurs, l'unité de commande logique 40 peut comprendre en outre une horloge (non représenté sur les dessins). Cette horloge permet, lorsque le dispositif 1 est immergé à une profondeur relativement faible qui bénéficie de la lumière naturelle du jour et que le dispositif 1 n'est pas équipé d'un moyen d'éclairage 19, de moduler la ou les séquences commandées en fonction du jour ou de la nuit, pour éviter d'effectuer des phases d'enregistrement lorsque la luminosité naturelle est insuffisante. Il est à noter que la base support 10 pourrait être fixée à un seul pied 18 au moyen d'un ou plusieurs colliers de serrage, la base support 10 pouvant être pivotée autour de l'axe du pied unique 18, le ou les colliers de serrage pouvant être serrés pour immobiliser la base support 10 par rapport au pied unique 18. Le dispositif d'enregistrement vidéo 1 doit en effet être fixé très solidement pour pouvoir résister à des courants marins violents, par exemple des courants cycloniques. De même la fixation du caisson étanche 2 sur la base support 10 peut être réalisée au moyen d'une bride (non représentée sur les figures) entourant le caisson étanche 2 et fermement fixée sur la base support 10 par exemple au moyen d'un boulonnage. REVENDICATIONS1. Dispositif sous-marin autonome d'enregistrement d'images (1) comprenant : - une base support (10), - au moins une batterie d'alimentation électrique (11), - un caisson étanche (2) comprenant : - une caméra (6) de capture d'images vidéo ayant un objectif, - une unité d'enregistrement (12) apte à stocker les images vidéo, - une vitre transparente (5) en face de l'objectif de la caméra, caractérisé en ce que ledit dispositif (1) comprend en outre un moyen de nettoyage de la vitre comprenant un bras (9) monté rotatif autour d'un premier axe (X) perpendiculaire à la vitre et entrainé en rotation par un moteur (4), ledit bras portant un balai (8) ayant une surface perpendiculaire au premier axe (X), ledit balai étant en appui sur la vitre pour racler à intervalles réguliers la surface extérieure de la vitre, et en ce qu'il comprend en outre des moyens de commande programmables (3) pour commander la caméra et le moteur selon au moins une séquence prédéfinie. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le caisson est cylindrique et a un axe principal (Yl) parallèle au premier axe (X). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel le moteur d'entrainement 30 (4) est juxtaposé parallèlement au caisson (2). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moteur d'entrainement (4) de type pas à pas, et dans lequel les moyens de commande programmables (3) sont adaptés pour 35 commander un balayage angulaire d'un nombre de pasprédéfini. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le caisson (2) comporte une face avant (20) et dans lequel la vitre (5) est en retrait de ladite face avant du caisson. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'au moins une séquence prédéfinie desdits moyens de commande programmables comporte une prise de vue de 2 minutes toutes les 2 heures. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'unité d'enregistrement (12) a une capacité de 50 Gigaoctets. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la batterie (11) a une capacité d'au moins 360 watt-heures. 9. Dispositif selon les revendications 1, 6, 7 et 8, dans lequel l'autonomie du dispositif pour enregistrer les images vidéo est d'au moins 2 mois. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'au moins une séquence prédéfinie desdits moyens de commande programmables comporte un balayage toutes les 6 heures. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif a un poids inférieur à 12 kilogrammes. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la caméra est une webcam numérique standard. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre une batterie auxiliaire et dans lequel ledit moyen de nettoyage est alimenté par ladite batterie auxiliaire.