Brevet FR3020674A1 — publié le 20151106

Appareil de mesure d'inclinaison, mettant en oeuvre un inclinomètre et un appareil de visée optique. Le domaine de l'invention est celui de la conception et de la fabrication des instruments de mesure. Plus précisément, l'invention concerne un appareil de mesure d'une inclinaison, sous forme d'un instrument à main permettant la mesure d'angles dans des plans verticaux. Dans le domaine de l'invention, on connaît les appareils pour mesurer des pentes par rapport à l'horizontale, ces appareils étant désignés par les termes d'inclinomètre ou de clinomètre. Ces appareils sont des capteurs servant à mesurer des angles par rapport à l'horizontale, à la différence des niveaux à bulles qui permettent seulement de détecter où se situe l'horizontale. Un inclinomètre détermine donc en plus l'angle d'inclinaison par rapport à l'horizontale. Actuellement, les inclinomètres se répartissent principalement dans les catégories suivantes : - le pendule simple : l'inclinomètre est dans ce cas un capteur passif, avec une aiguille solidaire du pendule, destiné à indiquer l'inclinaison en coulissant sur un cadran ; ce type d'inclinomètre s'avère particulièrement simple et ne nécessite aucun apport d'énergie mais leur précision s'avère très faible ; - les inclinomètres à pendule asservi : ce type d'appareil est un système mécatronique, présentant l'avantage de fournir une bonne précision, ceci toutefois en étant relativement coûteux (exemple : inclinomètre asservi à galvanomètre balourdé) ; - inclinomètre électronique : ces appareils intègrent un capteur d'inclinaison électronique associé à des moyens électroniques de conditionnement du signal fourni par le capteur ; l'élément sensible peut être un système usiné sur silicium, constitué par exemple d'un peigne capacitif se déformant en fonction de l'action de la gravité ; ces appareils ont l'avantage d'être peu chers. Dans cette dernière catégorie, les inclinomètres peuvent être proposés sous une forme de boîtiers relativement compacts, contenant le capteur d'inclinaison, et un microprocesseur spécialement développé, un afficheur à cristaux liquide (LCD) étant présent sur le boîtier, qui présente également des éléments de commande. Ce type d'appareil, sous forme de boîtier, peut présenter jusqu'à quatre faces de référence, chacune étant destinée à être placée au contact d'une surface dont on souhaite mesurer la pente, les surfaces de référence formant ainsi chacune une surface de base destinée à définir une direction de référence. Selon une autre technologie des inclinomètres électroniques, ceux-ci utilisent les propriétés pendulaires d'une masse très faible (par exemple de l'ordre d'un gramme maximum), suspendu et se déplaçant sans frottement, constitué sous forme d'un disque pendulaire associé avec deux électrodes pour former une capacité variable. Ainsi, le changement de capacité causé par le déplacement du disque lors d'une inclinaison provoque une modification de fréquence qui est mesurée par le microprocesseur et affichée sur l'écran LCD après conversion à l'unité de mesure choisie. Les inclinomètres électroniques sont donc le plus souvent proposés sous forme d'instrument à main, et conçus pour de nombreuses applications parmi lesquelles : - le réglage d'instrument de nivelage ; - le réglage de la lame de scie circulaire ; - le réglage de centre d'usinage par tournage ; - l'ajustement en position des pièces d'angle sur les fraiseuses ; - l'ajustement de l'angle d'une lame de scie à onglet... Comme indiqué précédemment, le principe de fonctionnement de ces inclinomètres électroniques réside dans le fait de faire reposer une surface de référence (ou surface de base) de l'appareil directement au 30 contact de la surface dont on souhaite mesurer la pente. On comprend donc que ces appareils ne sont aucunement prévus pour mesurer des pentes sans contact avec la surface dont on souhaite mesurer la pente. A fortiori, il n'est aucunement prévu d'utiliser cet appareil pour mesurer une pente virtuelle, c'est-à-dire non matérialisée par la surface d'un objet physique. Pour autant, il existe diverses circonstances dans lesquelles il peut être souhaité de mesurer la pente d'une surface distante (sur laquelle il n'est pas matériellement possible, ou sans difficulté, de faire reposer l'inclinomètre). Il peut également être souhaité de mesurer des angles dans des plans verticaux pour en déduire des hauteurs. L'invention a donc pour objectif de répondre à ce besoin ou de satisfaire cette attente, s'agissant de proposer un appareil de mesure d'inclinaisons (ou d'angle) qui permette d'utiliser les inclinomètres électroniques de l'art antérieur, du type comprenant au moins une surface de base, tout en permettant leur utilisation sans contact physique avec l'objet cible de la mesure. L'invention a également pour objectif de fournir un tel appareil qui soit compact et facile d'utilisation ; L'invention a encore pour objectif de fournir un tel appareil qui soit peu coûteux à fabriquer. Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l'invention qui a pour objet un appareil de mesure d'inclinaison, mettant en oeuvre un inclinomètre du type comprenant au moins une surface de base destinée à définir une direction de référence et intégrant un capteur électronique d'inclinaison apte à mesurer une pente entre ladite surface de base et l'horizontale, l'inclinomètre présentant un écran d'affichage d'une mesure fournie par le capteur électronique d'inclinaison, caractérisé en ce qu'il comprend un appareil de visée optique dont l'axe optique est une droite alignée sur la direction de référence ou parallèle à la direction de référence. De cette façon, il est possible de mettre à profit un dispositif simple 30 et peu coûteux qu'est un inclinomètre électronique dans un contexte détourné de son usage premier. En effet, l'appareil de mesure d'inclinaison selon l'invention permet de mesurer des pentes virtuelles, c'est-à-dire s'étendant entre la position de l'appareil tenu à la main par l'utilisateur et la position distante d'un autre point. Cet autre point est, grâce à l'invention, visé à l'aide de l'appareil de visée optique, cette visée engendrant l'inclinaison de la surface de base de l'inclinomètre ce qui, par voie de conséquence, détermine l'inclinaison mesurée. Un appareil de mesure d'inclinaison selon l'invention peut ainsi permettre par exemple le calcul de hauteurs de bâtiments, de conducteurs électriques, d'arbres... (ceci bien entendu en disposant également de la dimension horizontale séparant le point de mesure de la projection au sol du point visé par l'appareil de visée optique). Selon un premier mode de réalisation, l'appareil de visée optique 15 est une lunette monoculaire grossissante. Selon un deuxième mode de réalisation envisageable, l'appareil de visée optique est un viseur à laser. Selon une solution avantageuse, l'appareil comprend un microprocesseur apte à transmettre à l'écran d'affichage des données 20 relatives à une pente mesurée sous forme de degrés ou de pourcentages. Selon un mode de réalisation préféré, l'appareil comprend un boîtier présentant une paroi interne conçue pour supporter la surface de base de l'inclinomètre, et une paroi externe présentant des moyens de 25 positionnement et de maintien de l'appareil de visée optique. On obtient de cette façon un instrument à main peu coûteux à réaliser et facile à assembler. Dans ce cas, l'inclinomètre est monté de façon amovible dans le boîtier, l'appareil de visée optique pouvant être également monté de 30 façon amovible sur le boîtier. On comprend, comme indiqué ci-avant, que l'assemblage de l'appareil de mesure d'inclinaison selon l'invention peut être obtenu aisément et rapidement, donc de façon peu coûteuse, et que le remplacement des composants, si besoin peut également être réalisé de façon rapide et aisée. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, 5 l'appareil inclut une boussole. L'appareil ainsi constitué permet de mesurer tant des angles dans des plans verticaux que dans des plans horizontaux. Dans ce cas, la boussole est montée dans un clapet monté pivotant sur le boîtier entre une position ouverte et une position de 10 fermeture dans laquelle la boussole est escamotée à l'intérieur du boîtier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : 15 - la figure 1 est une vue d'ensemble, de côté, d'un appareil de mesure d'inclinaison selon l'invention ; - la figure 2 est une vue de face d'un appareil de mesure d'inclinaison selon l'invention, avec son clapet ouvert ; - les figures 3 à 5 illustrent chacune une situation de mesure 20 avec un appareil de mesure d'inclinaison selon l'invention. En référence aux figures 1 et 2, un appareil de mesure d'inclinaison selon l'invention comprend : - un inclinomètre 1, du type comprenant au moins une surface de base 100 destinée à définir une direction de 25 référence D et intégrant un capteur électronique 10 d'inclinaison apte à mesurer une pente entre la surface de base 100 et l'horizontale (ou, en d'autres termes, entre la direction D et l'horizontale) ; - un appareil de visée optique 2, dont l'axe optique A est une 30 droite alignée sur la direction de référence D ou parallèle à la direction de référence D. L'inclinomètre électronique 1 mis en oeuvre dans un appareil de mesure d'inclinaison selon l'invention pourra intégrer un capteur d'inclinaison du type de ceux mentionnés précédemment, à savoir un disque pendulaire formant avec des électrodes une capacité variable ou un peigne capacitif se déformant en fonction de l'axe de gravité, ou de tout autre type. A titre indicatif, l'inclinomètre électronique présente préférentiellement les caractéristiques suivantes : - il offre une résolution de 0,1 ° et de 0,001 % ; - il fonctionne dans une plage de température entre 0,2°C et 40°C ; - il fonctionne pour un taux d'humidité compris entre 40% et 80% ; - il présente un écran d'affichage 11 ; - il présente un bouton 12 de marche/arrêt, un bouton 13 pour figer l'affichage de la pente mesurée, un bouton 14 pour amener l'inclinomètre en mode mesure et un bouton 15 pour passer le mode d'affichage d'une mesure en degrés à une mesure en pourcentages, et inversement ; - il fonctionne sur pile. L'appareil de visée optique 2 peut être soit une lunette monoculaire grossissante, soit un viseur laser. Dans le cas d'une lunette monoculaire grossissante, celle-ci présente à titre indicatif les caractéristiques suivantes : - image droite ; - mise au point centrale ; - grossissement 7 fois ; - optique traitée ; - dimensions : 82mm x 32mm. Les données mesurées affichées sur l'écran (afficheur digital) peuvent être exprimées soit en degré soit en pourcentage. Pour ce faire, l'appareil comprend donc un microprocesseur 16 apte à transmettre à l'écran d'affichage les données relatives à la pente mesurée sous forme de degrés ou de pourcentages. Selon une mise en oeuvre préférée, l'appareil se présente sous forme d'un instrument à main comprenant un boîtier 3 présentant une paroi interne 30 (en l'occurrence constituant le fond du boîtier) conçue pour supporter la surface de base de l'inclinomètre. De plus, le boîtier présente une paroi externe 31 présentant des moyens de positionnement et de maintien 32 de l'appareil de visée optique 2. Quel que soit l'appareil sur la figure 2, ces moyens de positionnement et de maintien 32 peuvent être constitués par deux anneaux concentriques, à l'intérieur desquels on vient monter le corps cylindrique 20 de l'appareil de visée optique, ceci en l'insérant légèrement à force de telle sorte que l'appareil de visée optique est maintenu de façon amovible dans les anneaux. On note que l'inclinomètre est également monté de façon amovible dans le boîtier. Pour cela, le boîtier 3 peut être ouvert pour accéder à l'inclinomètre maintenu par tout moyen approprié à l'intérieur du boîtier. L'accès à l'intérieur du boîtier est permis par l'intermédiaire d'un clapet 33 monté pivotant sur le boîtier. Selon un mode de réalisation particulier, une boussole 4 est montée dans le clapet pivotant, de telle sorte qu'elle est escamotée à l'intérieur du boîtier en position de fermeture du clapet tandis qu'elle est utilisable en position d'ouverture du clapet (la figure 4 montrant les deux positions du clapet et aussi, par conséquent, les deux positions de la boussole). Un appareil de mesure d'inclinaison selon l'invention pourra être utilisé tel que décrit ci-après : La mise en service de l'appareil s'effectue en appuyant sur le bouton 12, ceci pendant une durée d'au moins 5 secondes (l'appareil étant bien entendu paramétré pour ne s'allumer qu'après la durée prédéterminée). Après ce temps de pression sur le bouton d'allumage, l'affichage s'allume. L'appareil étant tenu verticalement (c'est-à-dire avec l'appareil de visée optique surplombant le boîtier de l'appareil), on procède à la visée après éventuellement avoir procédé à la mise au point de l'image. Pendant la visée, l'utilisateur laisse un doigt sur le bouton 13 pour 5 être prêt à appuyer sur celui-ci dès que la visée est stabilisée. Quand l'utilisateur estime la visée stabilisée, il appuie donc sur le bouton 13. La mesure de la pente est alors figée et l'utilisateur peut effectuer la lecture de l'inclinaison mesurée sur l'écran de l'appareil. Il peut alors appuyer sur le bouton 15 pour choisir l'affichage de la mesure 10 soit en degrés soit en pourcentages. Pour procéder à une nouvelle visée, il appuie sur le bouton 14. L'utilisateur pourra procéder à trois mesures successives pour réduire les risques d'erreur ou le niveau d'incertitude. Bien entendu, l'appareil étant tenu à la main, les écarts de lecture 15 peuvent aller jusqu'à 1 degré, voir 1,5 degré ; on peut également obtenir une précision de l'ordre du demi-degré voir de 1/3 de degré. En référence à la figue 3, on peut mesurer la hauteur par exemple d'un bâtiment. En effet, connaissant la distance d dans un plan horizontal séparant le point de mesure du bâtiment, on obtient la hauteur 20 H = x % * d/100. Bien entendu, il faut ajouter à la valeur H la hauteur à laquelle est placée l'appareil de mesure d'inclinaison au moment de la prise de mesure. Dans un terrain inégal tel qu'illustré par la figure 4, dans lequel 25 l'utilisateur de l'appareil n'est pas dans le même plan horizontal que le pied du bâtiment dont on souhaite mesurer la hauteur, on exécute deux mesures, à savoir l'une vers la base du bâtiment et l'autre vers le sommet du bâtiment. On obtient alors la hauteur H avec la formule suivante : 30 H = (x1 °A) + x2 %) * d/100. Selon une autre configuration de prise de mesure telle qu'illustrée par la figure 5, dans laquelle l'utilisateur est plus bas au moment de la prise de mesure que la base du bâtiment, il procède à nouveau à deux mesures, à savoir, l'une vers la base du bâtiment et l'autre au sommet du bâtiment. La hauteur H du bâtiment est alors déterminée par la formule suivante : H = (x3 % - x4 %) * d/100. Bien entendu, bien d'autres types de mesures peuvent être envisagées avec un appareil de mesure d'inclinaison selon l'invention. Par exemple, il est possible de mesurer la pente d'un terrain. Pour ce faire, l'utilisateur pourra recourir au service d'une deuxième personne qui tiendra un repère à une hauteur déterminée ou en plantant dans le 10 sol un poteau avec un repère à une hauteur déterminée. Dans les deux cas, le repère est visé et permet d'en déduire la pente du terrain à l'aide de l'appareil selon l'invention. REVENDICATIONS1. Appareil de mesure d'inclinaison, mettant en oeuvre un inclinomètre (1) du type comprenant au moins une surface de base (100) destinée à définir une direction de référence (D) et intégrant un capteur électronique (10) d'inclinaison apte à mesurer une pente entre ladite surface de base (100) et l'horizontale, l'inclinomètre présentant un écran d'affichage (11) d'une mesure fournie par le capteur électronique d'inclinaison, caractérisé en ce qu'il comprend un appareil de visée optique (2) dont l'axe optique (A) est une droite alignée sur la direction de référence (D) ou parallèle à la direction de référence (D). 2. Appareil de mesure d'inclinaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil de visée optique (2) est une lunette monoculaire grossissante. 3. Appareil de mesure d'inclinaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appareil de visée optique (2) est un viseur laser. 4. Appareil de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un microprocesseur (16) apte à transmettre à l'écran d'affichage (11) des données relatives à une pente mesurée sous forme de degrés ou de pourcentages. 5. Appareil de mesure d'inclinaison selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier (3) présentant une paroi interne (30) conçue pour supporter la surface de base (100) de l'inclinomètre (1), et une paroi externe (31) présentant des moyens de positionnement et de maintien (32) de l'appareil de visée optique (2). 6. Appareil de mesure d'inclinaison selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'inclinomètre (1) est monté de façon amovible dans le boîtier (3). 7. Appareil de mesure d'inclinaison selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'appareil de visée optique (2) est monté de façon amovible sur le boîtier (3). 8. Appareil de mesure d'inclinaison selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il inclut une boussole (4). 9. Appareil de mesure selon les revendications 5 et 8, caractérisé en ce que la boussole (4) est montée dans un clapet (33) monté pivotant sur le boîtier (3) entre une position ouverte et une position de fermeture dans laquelle la boussole (4) est escamotée à l'intérieur du boîtier (3).20