Brevet FR3107754A1 — publié le 20210903

Lyre motorisée pour vidéo projecteur Lyre motorisée ayant une base (100), destinée à recevoir dans un support (102) un projecteur et comportant un premier bras et un second bras, le premier bras étant relié à la base (100) au niveau d’un premier axe de rotation motorisé (108), le second bras étant relié au premier bras au niveau d’un deuxième axe de rotation motorisé (110) et le second bras est relié au support (102) au niveau d’un troisième axe de rotation motorisé (112). Figure pour l’abrégé: Fig. 1. Lyre motorisée pour vidéo projecteur La présente invention se rapporte au domaine de l’éclairage et elle concerne plus particulièrement une lyre motorisée pour projecteurs vidéo à diodes électroluminescentes ou lasers. Anciennement, les projecteurs cinéma ou vidéo étaient constitués classiquement d’une lampe à incandescence ou d’une lampe à décharge type Xenon ou à halogénures métalliques HMI (Hydrargyre medium-arc iodite), et d’un réflecteur pour orienter le faisceau lumineux issu de cette lampe vers un système optique comportant une ou plusieurs lentilles disposées dans le faisceau lumineux. Dans les projecteurs de scène ou de spectacle, différents obturateurs étaient aussi placés en sortie du système optique pour assurer la réalisation d’effets spéciaux, par exemple un couteau de découpe, une roue de couleur, un iris et une roue de gobos. Toutefois, depuis quelques années sont apparus sur le marché de l’éclairage, notamment vidéo, des projecteurs de moyenne ou grande puissance dont les sources de lumière, destinées à remplacer ces lampes à décharge ou à incandescence, sont constituées de LEDs ou de diodes lasers. Malheureusement, ces projecteurs vidéo sont lourds (de l’ordre de 50 à 200Kg), volumineux (de l’ordre du m3) et très bruyants. Ce sont des projecteurs monoblocs, la source de lumière étant associée au moteur vidéo, de type LCD (cristaux liquides), LCOS (cristaux liquides sur silicium) ou DLP (processeur lumière numérique) par exemple, dont l’asservissement est en outre relativement complexe. La lyre motorisée recevant le projecteur vidéo doit donc pouvoir accepter de tels poids et volume, ce qui engendre un ensemble peu maniable et source d’énormes contraintes (fixation, stabilisation, précision de repositionnement, répétabilité du mouvement, absence de vibration …) de nature à limiter considérablement l’utilisation qui peut être faite d’un tel projecteur vidéo. La présente invention propose de s’affranchir de ces contraintes avec un projecteur vidéo moins lourd, moins volumineux, moins bruyant et dont la maniabilité, c’est-à-dire l’amplitude, la précision des mouvements et la vitesse de déplacement, soit grandement augmentée. Un but de l’invention est aussi de réduire la complexité actuelle du contrôle de l’asservissement de ce projecteur vidéo. Ces buts sont atteints par lyre motorisée ayant une base et destinée à recevoir dans un support un projecteur, caractérisée en ce qu’elle comporte un premier bras et un second bras, le premier bras étant relié à la base au niveau d’un premier axe de rotation motorisé, le second bras étant relié au premier bras au niveau d’un deuxième axe de rotation motorisé et le second bras est relié au support au niveau d’un troisième axe de rotation motorisé. Ainsi, l’intégration d’un troisième un axe de rotation par rapport aux lyres motorisées conventionnelles à deux axes permet la gestion d’un paramètre de réglage complémentaire inexistant sur les solutions de l’art antérieur et relatif au positionnement de l’image en mode «portrait» ou en mode «paysage». De préférence, les axes de rotation motorisés sont constitués chacun d’un moteur couplé à un ensemble motoréducteur en prise directe avec le bras ou le support à commander. Selon le mode de réalisation envisagé, les premier et second bras ont une forme en «L» ou en «U». Dans ce second cas, les premier et second bras sont en outre reliés par un simple axe libre de rotation. De préférence, le support comporte un connecteur électrique destiné à être relié au projecteur pour assurer l’alimentation en énergie et la commande de moteurs du projecteur depuis l’unité de commande 1004 selon une chaine de marguerite. Avantageusement, la base comporte un convertisseur alternatif/continu, une batterie et une unité de commande délivrant sur une ligne de puissance l’énergie nécessaire à l’alimentation en énergie des différents moteurs de la lyre et du projecteur et sur une ligne commune de données des données de position nécessaires pour commander la rotation des différents moteurs de la lyre et du projecteur. De préférence, chacun des moteurs comporte sa propre carte de commande équipée d’un microprocesseur ou microcontrôleur (comportant une mémoire du type mémoire vive statique, mémoire flash ou mémoire morte programmable électriquement) gérant localement la donnée de position en rotation du moteur associé reçue sur la ligne commune de données selon une propre loi d’asservissement préprogrammée, chaque carte de commande possédant une roue codeuse permettant d’identifier un moteur déterminé. Avantageusement, chacune des cartes de commande est configurée pour maintenir depuis la batterie et en toute circonstance une tension minimale d’alimentation nécessaire pour sauvegarder la position de chacun des moteurs de la lyre en mode de veille comme hors tension. L’invention concerne également un ensemble comportant un projecteur vidéo ou d’éclairage et une lyre motorisée telle que précitée. D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur les lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d’un premier exemple de lyre motorisée support de projecteur vidéo selon l’invention, la figure 2 est une vue en perspective d’un second exemple de lyre motorisée support de projecteur vidéo selon l’invention, la figure 3 montre le circuit électrique d’asservissement des différentes positions de la lyre motorisée, la figure 4 illustre dans une première position le déplacement de la lyre motorisée de la figure 1 selon un premier axe de rotation, la figure 5 illustre dans une seconde position opposée à la première le déplacement de la lyre motorisée de la figure 1 selon le premier axe de rotation, la figure 6 illustre dans une première position le déplacement de la lyre motorisée de la figure 1 selon un deuxième axe de rotation, la figure 7 illustre dans une seconde position opposée à la première le déplacement de la lyre motorisée de la figure 1 selon le deuxième axe de rotation, la figure 8 illustre dans une première position le déplacement de la lyre motorisée de la figure 1 selon un troisième axe de rotation, et la figure 9 illustre dans une seconde position le déplacement de la lyre motorisée de la figure 1 selon le troisième axe de rotation. La figure 1 illustre une lyre motorisée 10 conforme à l’invention supportant un projecteur vidéo 12. Cet ensemble lyre/projecteur est avantageusement fixé par des colliers ou pinces 14 solidaire de la base 100 de la lyre motorisée à un ou plusieurs rails 18 eux-mêmes fixés par exemple au plafond d’une scène telle une salle de spectacle. Mais bien entendu tout autre moyen de fixation adéquat est envisageable, cet ensemble pouvant tout simplement reposer par sa base 100 sur une surface plane. Selon l’invention et dans un premier exemple de réalisation, cette lyre motorisée destinée à recevoir dans un cadre support 102 le vidéo projecteur 12 comporte deux bras 104, 106 en forme de «L» ayant chacun une première et une seconde extrémités, la première extrémité 104A du premier bras 104 étant reliée à la base 100 au niveau d’un premier axe vertical de rotation 108 et la seconde extrémité 104B du premier bras 104 étant reliée à la première extrémité 106A du second bras 106 au niveau d’un deuxième axe horizontal de rotation 110, la seconde extrémité 106B du second bras 106 étant reliée au cadre support 100 au niveau d’un troisième axe vertical de rotation 112. Chaque axe de rotation 108, 110, 112 est motorisé par un ensemble moteur-réducteur 114, 116; 118, 120; 122, 124 en prise directe avec cet axe de rotation (dite aussi motorisation axe direct). Les moteurs sont typiquement des moteurs de type pas à pas ou par exemple à courant continu sans balais et les réducteurs sont des ensembles de moto-réduction à très haute précision de type réducteur elliptique de la société Harmonic Drive® par exemple dont l’hystérésis est inférieure à 0,5 Arcmin (soit 0.0083°). En outre, il est également possible de gérer par l’intermédiaire de la lyre motorisée des moteurs (et leurs ensembles motoréducteurs associés) d’inclinaison 126, de zoom 128 et de focus 130 du projecteur vidéo (chacun illustré à la figure 3), comme il sera montré ci-après avec la description du circuit électrique de la lyre motorisée. La figure 2 illustre un second exemple de réalisation qui se distingue du premier par le seul fait que le cadre support se limite à une simple plaque support 132 sur laquelle est maintenu fixement le vidéo projecteur 12 et que les deux bras 134, 136 de la lyre motorisée présentent maintenant une configuration symétrique en «U». Le premier bras 134 est relié à la base 100 au niveau du premier axe de rotation motorisé 108 qui le traverse en son centre et le second bras 136 est relié à la plaque support 132 au niveau du troisième axe de rotation motorisé 112 qui le traverse en son centre, le second bras 136 étant relié aux deux extrémités 134A, 134B du premier bras 134 par ses propres deux extrémités 136A, 136B, le deuxième axe de rotation motorisé 110 traversant comme précédemment deux de ces extrémités 134A, 136A, les deux autres extrémités 134B, 136B, coaxiales et opposées, étant reliées par un simple axe de rotation libre, c’est-à-dire non motorisé 138. L’intégration d’au moins un axe supplémentaire par rapport aux lyres motorisées conventionnelles à deux axes permet la gestion d’un paramètre de réglage complémentaire inexistant sur les solutions de l’art antérieur. En effet, l’image d’un projecteur vidéo est d’un ratio 16/9 voire 4/3 et il convient donc de pouvoir positionner l’image en mode «portrait» comme en mode «paysage», ce qui est rendu possible avec la présence du troisième axe de rotation motorisé 112. Le circuit électrique assurant la motorisation de la lyre est illustré à la figure 3. La lyre reçoit dans sa base 100 d’un panneau de commande 200 déporté par exemple dans une salle de contrôle, une alimentation en tension alternative 100A et des données de commande 100B nécessaires au déplacement de la lyre sur ses différents axes. Cette tension d’alimentation alternative, typiquement 110/240 Volts 50/60Hz, est transformée dans un convertisseur alternatif/continu 1000 en une ou plusieurs tensions continues typiquement comprises entre 12 et 48 Volts assurant la charge d’une batterie 1002 délivrant elle-même, selon la tension reçue, une tension continue comprise également entre 12 et 48 volts pour l’alimentation en énergie d’une unité de commande 1004 pouvant comporter une mémoire et recevant par ailleurs directement les données de commande 100B du panneau de commande 200. L’unité de commande 1004 délivre sur une ligne de puissance 100C l’énergie nécessaire à l’alimentation des différents moteurs de la lyre et du projecteur et sur une ligne commune de données 100D, selon des protocoles de communication connus comme RS485, DMX512 ou Art-Net, les données de position nécessaires pour commander la rotation des différents moteurs de la lyre et du projecteur. Chacun de ces moteurs comporte sa propre carte de commande 1140, 1180, 1220, 1260, 1280, 1300 équipée d’un microprocesseur (typiquement un microcontrôleur de la famille AVR® de chez Microchip Technology) gérant localement la position en rotation du moteur associé selon une loi d’asservissement préprogrammée avec une vitesse de déplacement, une amplitude du mouvement, une courbe d’accélération/décélération et un couple prédéfinis spécifique à chaque moteur commandé. La liaison entre la lyre et le projecteur se fait au niveau d’un connecteur 140 permettant de relayer au projecteur l’alimentation et les commandes de ses propres moteurs et de maintenir entre tous les moteurs commandés par l’unité de commande 1004 une chaine de marguerite («daisy chain»), chaque carte de commande des moteurs possédant une roue codeuse permettant d’identifier un moteur déterminé. Les cartes de commande sont configurées pour maintenir en toute circonstance une tension minimale d’alimentation nécessaire à la sauvegarde de la position de chacun des moteurs de la lyre en mode de veille comme hors tension, avec un couple élevé de maintien permanent. Typiquement, ces informations sont sauvegardées dans la micro seconde qui suit la mise hors tension de la lyre dans les mémoires internes des microprocesseurs de ces cartes (typiquement une mémoire vive statique, une mémoire Flash ou une mémoire morte programmable électriquement). Ces informations peuvent également être sauvegardées dans la mémoire de l’unité de commande 1004 lorsque celle-ci en possède une. Le fonctionnement de la lyre motorisée est maintenant explicité en regards des figures 4 à 9 qui montrent les différents déplacements de cette lyre autour de ses axes de rotation motorisés. Sur les figures 4 et 5 sont représentées, dans deux positions opposées, la rotation autour du premier axe vertical de rotation motorisé 108. Cette rotation correspond à la rotation du projecteur sur son axe horizontal (axe Pan du projecteur). Cette rotation pourrait être effectuée sur 360° mais en pratique elle est limitée à une plage de déplacement de 200° comprise entre -100° et +100° pour permettre le passage des câbles de fibres optiques lorsque le projecteur vidéo comprend des sources de lumière déportées de la tête de projection vidéo comportant l’objectif. Sur les figures 6 et 7 sont représentées, dans deux positions opposées, la rotation autour du deuxième axe horizontal de rotation motorisé 110. Cette rotation correspond à la rotation du projecteur sur son axe vertical (axe Tilt du projecteur). Cette rotation pourrait être effectuée sur 360° mais en pratique elle est limitée à une plage de déplacement de 200° comprise entre -100° et +100° pour permettre le passage des câbles de fibres optiques lorsque le projecteur vidéo comprend des sources de lumière déportées de la tête de projection vidéo comportant l’objectif. Sur les figures 8 et 9 sont représentées, dans deux positions opposées, la rotation autour du troisième axe vertical de rotation motorisé 112. Cette rotation correspond à la rotation du projecteur sur lui-même (axe Pan-roll du projecteur). Cette rotation pourrait être effectuée sur 360° mais en pratique elle est limitée à une plage de déplacement de 100° comprise entre -50° et +50° suffisante pour permettre le positionnement du projecteur vidéo en mode «paysage» (figure 8) ou en mode «portrait» (figure 9). Avec l’invention, on obtient une lyre performante à la fois techniquement pour la qualité des mouvements lors des déplacements à vue qu’économiquement pour assurer en cas de besoin le seul positionnement de projecteurs inaccessibles. Bien entendu, si dans l’exemple illustré, il a essentiellement été fait référence à un projecteur vidéo, il est bien évident qu’une telle lyre motorisée peut être mise en œuvre avec un projecteur d’éclairage de scène. Lyre motorisée ayant une base (100) et destinée à recevoir dans un support (102, 132) un projecteur, caractérisée en ce qu’elle comporte un premier bras (104, 134) et un second bras (106, 136), le premier bras étant relié à la base (100) au niveau d’un premier axe de rotation motorisé (108), le second bras étant relié au premier bras au niveau d’un deuxième axe de rotation motorisé (110) et le second bras est relié au support (102, 132) au niveau d’un troisième axe de rotation motorisé (112). Lyre motorisée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les axes de rotation motorisés sont constitués chacun d’un moteur couplé à un ensemble motoréducteur en prise directe avec le bras ou le support à commander. Lyre motorisée selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que les premier et second bras (106, 106; 134, 136) ont une forme en «L» ou en «U». Lyre motorisée selon la revendication 3 et dans laquelle les premier et second bras (134, 136) ont une forme en «U», caractérisée en ce que les premier et second bras sont en outre reliés par un simple axe libre de rotation (138). Lyre motorisée selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le support comporte un connecteur électrique (140) destiné à être relié au projecteur pour assurer l’alimentation en énergie et la commande de moteurs (126, 128, 130) du projecteur depuis l’unité de commande 1004 selon une chaine de marguerite. Lyre motorisée selon la revendication 5, caractérisée en ce que la base comporte un convertisseur alternatif/continu (1000), une batterie (1002) et une unité de commande (1004) délivrant sur une ligne de puissance (100C) l’énergie nécessaire à l’alimentation en énergie des différents moteurs de la lyre et du projecteur et sur une ligne commune de données (100D) des données de position nécessaires pour commander la rotation des différents moteurs de la lyre et du projecteur. Lyre motorisée selon la revendication 6, caractérisée en ce que chacun de ces moteurs comporte sa propre carte de commande (1140, 1180, 1220, 1260, 1280, 1300) équipée d’un microprocesseur ou microcontrôleur gérant localement la donnée de position en rotation du moteur associé reçue sur la ligne commune de données selon une propre loi d’asservissement préprogrammée, chaque carte de commande possédant une roue codeuse permettant d’identifier un moteur déterminé. Lyre motorisée selon la revendication 7, caractérisée en ce que chacune des cartes de commande est configurée pour maintenir depuis la batterie (1002) et en toute circonstance une tension minimale d’alimentation nécessaire pour sauvegarder la position de chacun des moteurs de la lyre en mode de veille comme hors tension. Lyre motorisée selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisée en ce que le microprocesseur ou microcontrôleur comporte une mémoire du type mémoire vive statique, mémoire flash ou mémoire morte programmable électriquement. Ensemble comportant un projecteur vidéo ou d’éclairage et une lyre motorisée selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.