Brevet FR2976275A1 — publié le 20121214

Système de pilotage intuitif de pont roulant Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un système pour piloter un pont roulant, généralement selon trois axes. Plus précisément, l'invention a trait à un système de contrôle intuitif d'un pont roulant, basé sur la gestuelle de l'utilisateur. Le système selon l'invention permet par ailleurs le contrôle complet d'un tel pont roulant selon trois axes avec une seule main. L'invention est particulièrement efficace dans le cadre du contrôle du ballant de la 1 o charge lors de déplacements le long des axes du pont. Etat de la technique De manière connue, le contrôle d'un pont roulant s'effectue à l'aide d'une boîte à boutons, chaque bouton correspondant à un axe de déplacement de la charge. 15 Selon l'état de la technique, pour éviter le risque de confusion dans les commandes engagées par l'utilisateur, du fait de la position relative de la charge par rapport à l'utilisateur, un code couleur ainsi qu'une forme particulière de flèche sont associés aux différents axes et sens de déplacement. Ce code couleur et ces flèches sont affichés sur le pont roulant et repris sur le boîtier de commande à boutons, aux mains 20 de l'utilisateur. Par exemple, un déplacement de la charge sur sa droite peut être associé à une double-flèche de couleur verte, correspondant au bouton vert de la boîte à boutons. Ainsi, lorsque l'utilisateur regarde la charge, il visualise la direction dans laquelle il doit commander le déplacement et appuie sur le bouton de la couleur correspondante sur la boîte à boutons, sans avoir à s'interroger sur la direction 25 absolue qu'il est effectivement en train de commander. Le problème lié à cette technique réside dans le fait que l'utilisateur, qui est constamment en train de regarder le treuil et la charge qui se déplacent, est contraint de regarder la boîte à boutons lorsqu'il doit faire effectuer au treuil un nouveau mouvement tout en vérifiant la correspondance avec le code couleur et la forme de la 30 flèche. Cette opération induit une perte de temps et peut être source d'erreurs. En particulier, le pilotage d'un pont roulant déplaçant une charge est soumis, comme le sait l'homme du métier, au problème de balancement - ou de ballant - de la charge. Le ballant doit être compensé en permanence et en temps réel et la perte de temps générée par les nécessaires allers-retours du regard de l'opérateur du pont roulant à la boîte à boutons peut être très préjudiciable. L'utilisateur pourrait essayer d'apprendre par coeur le plan de sa boîte à boutons mais cela ferait persister le risque d'erreur, d'autant qu'un même utilisateur est souvent amené à piloter différents ponts roulants ayant des codes couleurs différents. Enfin, les boîtes à boutons connues présentent également l'inconvénient de généralement nécessiter l'utilisation de ses deux mains par l'utilisateur, l'une pour tenir la boîte et l'autre pour appuyer sur les boutons de commandes ; cela peut rendre compliquée l'application de commandes complexes nécessitant l'appui sur plusieurs boutons. En outre, il faut généralement appuyer en permanence sur les boutons pour que la commande continue et la boîte à boutons est souvent relativement lourde, de sorte que l'utilisation en est plutôt inconfortable pour l'utilisateur. Le but de l'invention est donc de proposer un système palliant l'ensemble des inconvénients précités. Pour cela, la présente invention propose un système pour contrôler un pont roulant comprenant un treuil de levage mobile guidé selon trois axes, ledit système comprenant des moyens adéquats pour capturer un mouvement effectué avec un boîtier de commande et pour traduire ledit mouvement en commande directionnelle destinée au pont roulant. Ces moyens adéquats comprennent un ensemble de moyens pour déterminer l'orientation dudit boîtier de commande par rapport au pont roulant ainsi qu'un capteur de mouvement intégré au boîtier de commande. Selon ce principe et grâce à une ergonomie astucieuse, le contrôle d'un pont roulant, par l'intermédiaire du système selon l'invention, est possible avec une seule main. Exposé de l'invention Dans ce but, l'invention consiste en un système de pilotage d'un pont roulant, ledit pont roulant comprenant : - une structure mobile se déplaçant sur des chemins de roulement fixes à l'aide de sommiers et de galets de roulement ; - un chariot mobile guidé sur ladite structure et supportant un treuil de levage, l'ensemble étant doté de moyens de commande directionnels ; le système selon l'invention comporte un boîtier de commande comprenant un capteur de mouvement, et comprend par ailleurs : - des moyens pour déterminer l'orientation dudit boîtier de commande par rapport au pont roulant ; - et une table de correspondance pour associer un mouvement imposé au boîtier de commande par un utilisateur, ledit mouvement étant capturé par l'intermédiaire du capteur de mouvement, à une commande directionnelle destinée aux moyens de commande directionnels afin de faire exécuter ladite commande directionnelle par le pont roulant. Avantageusement, les moyens pour déterminer l'orientation du boîtier de commande par rapport au pont roulant sont un magnétomètre que comporte ledit boîtier de commande. Avantageusement, la structure fixe comprend un ensemble de balises fixes ou ancres et le boîtier de commande comprend deux balises mobiles situées à des extrémités opposées du boîtier de commande, lesdites balises fixes et mobiles étant aptes à émettre et recevoir des signaux, de sorte que, la position absolue des balises fixes étant connue, et la position relative, l'une par rapport à l'autre, des deux balises mobiles étant connue, le système selon l'invention comprend des moyens pour déterminer la position desdites balises mobiles par rapport au pont roulant, et pour déterminer par conséquent l'orientation du boîtier de commande par rapport au pont roulant. Avantageusement, lesdits moyens pour déterminer la position des balises mobiles par rapport au pont roulant, et pour déterminer par conséquent l'orientation du boîtier de commande par rapport au pont roulant, consistent en lesdites balises fixes et mobiles et en la mise en oeuvre de la technologie « ultra-wide band ». Avantageusement, le boîtier de commande est sans fil, et comprend des moyens de communications sans fil. Selon un mode de réalisation préféré du système selon l'invention, le capteur de mouvement est un gyromètre. Selon un autre mode de réalisation, le capteur de mouvement consiste en un accéléromètre ou en plusieurs accéléromètres combinés. Avantageusement, le système selon l'invention comprend des moyens adaptés pour mettre en oeuvre les fonctions suivantes : - appairage du boîtier de commande avec le pont roulant ; - activation du système ; - début d'acquisition du mouvement appliqué au boîtier de commande ; - fin d'acquisition du mouvement appliqué au boîtier de commande ; - association du mouvement acquis du boîtier de commande, relativement au pont roulant, à une commande directionnelle pour le treuil et sa charge ; - exécution de ladite commande directionnelle. Avantageusement, le système selon l'invention comprend également des moyens pour déterminer la position de la télécommande par rapport au pont roulant, de sorte que l'étape d'appairage ne s'effectue que si ladite position de la télécommande par rapport au pont roulant est située à l'intérieur du volume délimité par ledit pont roulant. La présente invention concerne également une télécommande comprenant : - un bouton de démarrage ; - un actionneur d'activation et de contrôle de vitesse ; - une gâchette d'acquisition de mouvement ; - un bouton d'arrêt d'urgence ; - un gyromètre ; - des moyens pour déterminer son orientation absolue. Avantageusement, le système selon l'invention comprend par ailleurs des moyens pour déterminer la position de la télécommande par rapport au treuil de sorte que le système détermine si l'utilisateur est en capacité de commander la charge, en particulier de la voir, et, dans le cas contraire, stoppe tout mouvement du pont roulant. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent : - la figure 1 : le schéma d'un pont roulant commandé par le système selon l'invention ; les figures 2A et 2B : des schémas représentant le mode de calcul de l'orientation du boîtier de commande du système selon l'invention par rapport au pont roulant ; la figure 3 : un schéma bloc traduisant le fonctionnement du système selon l'invention ; la figure 4 : le schéma d'un mode de réalisation préférentiel du boîtier de commande du système selon l'invention ; la figure 5 : des exemples d'association de mouvements du boîtier de commande à des commandes directionnelles applicables à un pont roulant par l'intermédiaire du système selon l'invention ; les figures 6A, 6B, 6C : des exemples de mouvements applicables au boîtier de commande en vue d'être traduits en commandes directionnelles destinées au pont roulant. Description détaillée d'au moins un mode de réalisation La figure 1 représente un exemple de mise en oeuvre du système selon l'invention. Selon ce mode de réalisation, le pont roulant P est pourvu de balises de référence R1 à R6 appelées aussi ancres. Pour une couverture complète, et selon la 25 topologie du pont roulant P, le nombre et la disposition des balises de référence peuvent varier. L'utilisateur U pilotant le treuil mobile manipulant la charge L est équipé d'un boîtier de commande 10, de préférence sans fil et doté de moyens de communication sans fil. Le treuil de levage est suspendu à un chariot qui se déplace sur la structure du pont roulant par des mouvements de direction selon l'axe Y. Cette 30 même structure est guidée par le biais de sommiers sur un chemin de roulement et effectue des mouvements de translation selon l'axe X. Le déplacement de la charge qui est suspendue au treuil correspond à des mouvements de levage selon l'axe Z. 5 20 Comme évoqué précédemment, l'un des principes essentiels de l'invention est de déterminer l'orientation du boîtier de commande 10 par rapport au pont roulant P puis de calculer un mouvement imposé au boîtier de commande 10 par l'utilisateur U pour définir une commande directionnelle destinée au treuil et à sa charge. L'idée est de faire de l'utilisateur U la référence du calcul de détermination du mouvement à faire effectuer par le pont roulant P et par conséquent la charge. Les figures 2A, 2B illustrent une manière de calculer l'orientation relative du boîtier de commande 10 par rapport au pont roulant P, conformément au mode de 1 o réalisation de la figure 1. La figure 2A présente un pont roulant P équipé du système selon l'invention, en coupe partielle vue de dessus. Le boîtier de commande 10 est équipé de balises mobiles RF et RB situées respectivement à chacune de ses extrémités. Par échange de trames avec les balises de référence, R1, R2, R3 selon l'exemple de la figure 2A, le système permet la localisation des balises mobiles RF, RB 15 situées sur le boîtier de commande 10 dans le repère associé au pont roulant P. La figure 2B illustre la même opération, dans une coupe partielle vue de côté. Pour localiser les balises mobiles RF, RB, le système selon l'invention met en oeuvre une quelconque méthode de triangulation et / ou de trilatération. En effet, par trilatération, on détermine les coordonnées XB, YB et ZB de la balise RB dès lors que les distances 20 R1 B, R2B et R3B sont connues. De même, on détermine XF, YF et ZF, connaissant R1 F, R2F et R3F. Sur l'axe Z, on considère que la personne se trouve sur le sol et donc sous le pont. Préférentiellement, on utilisera la technologie de radiocommunication « ultrawide band » connue de l'homme du métier pour sa précision centimétrique dans les 25 applications de localisation. Connaissant la position des balises mobiles RF, RB du boîtier de commande 10 dans le repère X,Y,Z lié au pont roulant P et connaissant par construction la position relative des balises mobiles RF, RB, correspondant à la distance BF, dans le repère du boîtier de commande, le système selon l'invention calcule l'orientation du boîtier de commande 10 par rapport au pont roulant P. 30 Alternativement à la technique présentée aux figures 2A, 2B, pour déterminer l'orientation du boîtier de commande 10, ce dernier peut être équipé d'un magnétomètre mesurant son orientation absolue. L'orientation absolue du pont roulant P étant connue par construction et pouvant être mémorisée dans le système, l'orientation relative du boîtier de commande 10 par rapport au pont roulant P est 35 déterminée. Le pont roulant P peut aussi être lui-même équipé d'un capteur tel qu'un magnétomètre. La figure 3 présente de manière synthétique le principe de fonctionnement du système selon l'invention. En parallèle, la figure 4 présente un exemple de boîtier de commande sous la forme d'une télécommande sans fil 100 présentant une ergonomie et des moyens de commande permettant la mise en oeuvre optimale du système selon l'invention. La télécommande sans fil 100 de la figure 4 présente un design ergonomique avec un manche doté d'un actionneur d'activation 2 pouvant prendre deux positions correspondant à deux vitesses de déplacement du treuil et du pont roulant en général. La télécommande 100 comprend également un bouton de démarrage, un bouton d'arrêt d'urgence 3 et une gâchette d'acquisition 1 de mouvement. Par ailleurs, la télécommande sans fil 100 comprend un magnétomètre non représenté pour déterminer son orientation absolue de manière à en déduire son orientation relativement au pont roulant P. Alternativement, il est également possible d'utiliser des balises mobiles RF, RB positionnées chacune à une extrémité de la télécommande 100 pour déterminer l'orientation de la télécommande 100 par rapport au pont roulant P, comme décrit aux figures 2A, 2B. Enfin, la télécommande 100 comporte également un capteur de mouvement, de préférence un gyromètre mais alternativement un ou plusieurs accéléromètres configurés de manière adéquate ou toute autre combinaison de capteurs de mouvement. Selon le fonctionnement représenté à la figure 3, le système selon l'invention peut prévoir dans un premier temps une étape d'appairage de la télécommande 100 avec le pont roulant P à commander. Pour cela, un échange de trames d'initialisation peut être mis en oeuvre entre la télécommande 100 et par exemple des balises de référence installées sur le pont roulant P. La télécommande 100 peut comprendre un indicateur lumineux d'appairage. L'utilisateur appuie sur la gâchette d'acquisition 1 de la télécommande 100 jusqu'à ce que l'indicateur lumineux ait le comportement prédéfini signifiant que l'appairage est réussi - par exemple, il s'allume. L'appairage ne s'effectue que si certaines conditions sont vérifiées ; par exemple l'utilisateur U doit être localisé à l'intérieur du volume délimité par le pont roulant P, la localisation de l'utilisateur dans ce volume étant déterminée par le calcul de la position de l'une des balises mobiles RF, RB du boîtier de commande 10. Ceci permet d'éviter les erreurs d'appairage quand plusieurs ponts roulants sont à proximité. Pour faire effectuer un mouvement au pont roulant P, la séquence d'utilisation de la télécommande sans fil 100 peut être la suivante : - activer le système par un appui sur l'actionneur d'activation 2 ; - signifier le début d'acquisition d'un mouvement de la télécommande 100 en pressant la gâchette d'acquisition 1 ; - signifier la fin d'acquisition du mouvement appliqué à la télécommande 100 et commander l'exécution de la commande directionnelle correspondante en relâchant la gâchette d'acquisition 1 ; - contrôler la vitesse d'exécution du mouvement par la grue mobile en positionnant l'actionneur d'activation 2 dans la position correspondante ; - stopper l'exécution du mouvement en relâchant complètement l'actionneur d'activation 2. Pour arrêter le système, l'utilisateur peut appuyer sur le bouton d'arrêt d'urgence 3. 15 Concernant la détermination de la commande directionnelle à faire exécuter par le treuil et sa charge en fonction du mouvement appliqué par l'utilisateur à la télécommande 100, le système prévoit une table de correspondance associant une commande directionnelle à un type de mouvement. La figure 5 donne quelques 20 exemples à titre illustratif. Un mouvement vers la gauche ou vers la droite induit un déplacement de la grue respectivement vers la droite de l'utilisateur U ou vers sa gauche. Un mouvement vers l'avant ou vers l'arrière fait avancer ou reculer la grue par rapport à l'utilisateur U. Enfin, il peut être prévu qu'une rotation de la télécommande 100 autour de son axe longitudinal dans le sens antihoraire fasse descendre le treuil et 25 qu'une rotation dans le sens horaire fasse monter le treuil. Comme l'orientation de la télécommande 100 par rapport au pont roulant est calculée par le système, ledit système est en capacité d'associer sans risque d'erreur une commande directionnelle à un mouvement de la télécommande 100. Par ailleurs, le système selon l'invention permet l'acquisition de mouvements 30 complexes, c'est-à-dire de séquences de mouvements, en vue de faire effectuer au treuil et à la charge des déplacements complexes. Par exemple, sans relâcher la gâchette d'acquisition 1, l'utilisateur peut d'abord effectuer un mouvement destiné à être traduit en commande d'avance, puis un mouvement destiné à faire descendre la charge. Lorsqu'il relâche la gâchette d'acquisition 1, le treuil effectue simultanément la 35 commande d'avance et la commande de descente. Pour réaliser cette commande 10 complexe, l'utilisateur U disposant de la télécommande 100 n'a besoin d'utiliser qu'une seule main. Les figures 6A, 6B, 6C représentent des exemples de situations dans lesquelles la position et l'orientation de l'utilisateur U par rapport au pont roulant P diffèrent. Comme le montrent les figures, un même mouvement appliqué au boîtier de commande 10 peut être interprété de manière différente et induire des déplacements différents de la charge L. Ainsi, en vue d'être interprété comme une commande directionnelle, le mouvement appliqué au boîtier de commande 10 par l'utilisateur U 1 o est traduit dans le repère lié au pont roulant P grâce à la connaissance de l'orientation du boîtier de commande 10 par rapport au pont roulant P. En conséquence, aux figures 6A, 6B et 6C, l'utilisateur U effectue un mouvement vers sa droite. Cela se traduit par une commande directionnelle effectuée par le pont roulant différente à chaque fois. 15 De manière préférée, bien que cette caractéristique ne soit pas essentielle au pilotage du pont roulant P en tant que tel, le système peut comprendre des moyens pour connaître la position de l'utilisateur U par rapport à la charge. En effet, la connaissance de la position du boîtier de commande 10, donc de l'utilisateur U, et non 20 seulement de l'orientation dudit boîtier de commande, par rapport au treuil, permet de déterminer si l'utilisateur est en situation de voir la charge qu'il manipule, ou plus généralement s'il est en mesure de la commander. Le système selon l'invention peut par exemple disposer d'une règle de sécurité selon laquelle tout mouvement du pont roulant P est interrompu lorsque la position et l'orientation de la télécommande 10 par 25 rapport au treuil tendent à démontrer que l'utilisateur U ne peut pas voir la charge. Dans ce cas, la position du boîtier de commande 10 peut être connue grâce à un capteur spécifique ou grâce aux balises mobiles RF, RB comme présenté aux figures 2A, 2B. La position de la charge L peut être connue pareillement, grâce à un capteur de position ou grâce à une nouvelle balise mobile disposée sur ladite charge 30 L. En résumé, le système selon l'invention permet de commander de manière intuitive un pont roulant et de réduire les risques d'erreur de l'opérateur. Le système selon l'invention prévoit ainsi l'acquisition d'un mouvement appliqué par l'utilisateur à 35 un boîtier de commande, ledit mouvement étant interprété relativement au pont roulant pour être traduit en commande directionnelle du treuil et de la charge selon une table de correspondance préétablie. Grâce au principe selon l'invention et en particulier en utilisant la télécommande sans fil présentée à la figure 4, l'utilisateur est en mesure de piloter le pont roulant sans quitter des yeux la charge qu'il manipule alors que dans l'état de la technique, l'opérateur devait sans cesse vérifier la correspondance d'un code couleur affiché à la fois sur le pont roulant et sur sa télécommande pour faire effectuer la bonne commande directionnelle du pont roulant. L'invention présente donc l'avantage de proposer un système de commande de pont roulant intuitif et sûr. Cette intuitivité est particulièrement cruciale lorsqu'il s'agit pour l'opérateur d'effectuer en temps réel les commandes justes pour compenser le ballant de la charge manipulée à l'aide du pont roulant.15 REVENDICATIONS1. Système de pilotage d'un pont roulant, ledit pont roulant (P) comprenant : - une structure mobile se déplaçant sur des chemins de roulement fixes ; - un chariot mobile guidé sur ladite structure et supportant un treuil de levage, l'ensemble étant doté de moyens de commande directionnels, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier de commande (10,100) comprenant un capteur de mouvement, et en ce que ledit système comprend par ailleurs : - des moyens (R1-R6,RF,RB) pour déterminer l'orientation dudit boîtier de commande (10,100) par rapport au pont roulant (P) ; - et une table de correspondance pour associer un mouvement imposé au boîtier de commande (10,100) par un utilisateur (U), ledit mouvement étant capturé par l'intermédiaire du capteur de mouvement, à une commande directionnelle destinée aux moyens de commande directionnels afin de faire exécuter ladite commande directionnelle par le pont roulant (P). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour déterminer l'orientation du boîtier de commande (10,100) par rapport au pont roulant (P) sont un magnétomètre que comporte ledit boîtier de commande (10,100). 25 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure fixe comprend un ensemble de balises fixes ou ancres (R1,R2,R3,R4,R5,R6) et le boîtier de commande (10,100) comprend deux balises mobiles (RF,RB) situées à des extrémités opposées du boîtier de commande (10,100), lesdites balises fixes 30 (R1,R2,R3,R4,R5,R6) et mobiles (RF,RB) étant aptes à émettre et recevoir des signaux, de sorte que, la position absolue des balises fixes (R1,R2,R3,R4,R5,R6) étant connue, et la position relative, l'une par rapport à l'autre, des deux balises mobiles (RF,RB) étant connue, le système selon l'invention comprend des moyens pour déterminer la position desdites balises mobiles (RF,RB) par rapport au pont 10 15 20 roulant (P), et pour déterminer par conséquent l'orientation du boîtier de commande (10,100) par rapport au pont roulant (P). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens pour déterminer la position des balises mobiles (RF,RB) par rapport au pont roulant (P), et pour déterminer par conséquent l'orientation du boîtier de commande (10) par rapport au pont roulant (P), consistent en lesdites balises fixes (R1,R2,R3,R4,R5,R6) et mobiles (RF,RB) et en la mise en oeuvre de la technologie « ultra-wide band ». 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier de commande (10,100) est sans fil, et comprend des moyens de communications sans fil. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le capteur de mouvement est un gyromètre. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le capteur de mouvement consiste en un accéléromètre ou en plusieurs accéléromètres combinés. 8. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens adaptés pour mettre en oeuvre les fonctions suivantes : - appairage du boîtier de commande (10,100) avec le pont roulant (P) ; - activation du système ; - début d'acquisition du mouvement appliqué au boîtier de commande (10,100) ; - fin d'acquisition du mouvement appliqué au boîtier de commande (10,100) ; - association du mouvement acquis du boîtier de commande (10,100), relativement au pont roulant (P), à une commande directionnelle pour le treuil et sa charge ; - exécution de ladite commande directionnelle. 30 35 9. Système selon la revendication 8, comprenant par ailleurs des moyens pour déterminer la position de la télécommande (100) par rapport au pont roulant (P), caractérisé en ce que l'étape d'appairage ne s'effectue que si ladite position de la télécommande (100) par rapport au pont roulant (P) est située à l'intérieur du volume délimité par ledit pont roulant (P). 10. Télécommande (100) destinée à être mise en oeuvre dans un système selon l'une des revendications précédentes, comprenant : - un bouton de démarrage ; - un actionneur d'activation et de contrôle de vitesse (2) ; - une gâchette d'acquisition de mouvement (1) ; - un bouton d'arrêt d'urgence (3) ; - un gyromètre ; - des moyens pour déterminer son orientation absolue. 11. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant par ailleurs des moyens pour déterminer la position de la télécommande (100) par rapport au treuil et à sa charge (L) de sorte que le système détermine si l'utilisateur (U) est en capacité de commander la charge (L), en particulier de la voir, et, dans le cas contraire, stoppe tout mouvement du pont roulant (P).