Brevet FR3103912A1 — publié le 20210604

La présente invention concerne un système de stabilisation (1) d’une charge (2), notamment une charge (2) optronique ou électronique, comprenant : - au moins une plateforme (6) raccordée mécaniquement à un support (5) et - un cadre (7), monté à pivotement sur l’au moins une plateforme (6) autour d’un axe de site (X) et sur la charge (2) autour d’un axe de gisement (Y), l’axe de gisement (Y) étant perpendiculaire à l’axe de site (X), - au moins un premier moteur (8) et un deuxième moteur (9), le premier moteur (8) et le deuxième moteur (9) étant chacun montés sur la plateforme (6) et sur la charge (2) à distance de l’axe de site (X) et de l’axe de gisement (Y) et étant configurés pour stabiliser la charge (2) autour de l’axe de site (X) et de l’axe de gisement (Y). Figure pour l’abrégé : Fig. 5a Système compact de stabilisation La présente invention concerne le domaine de la stabilisation d’une charge optronique ou électronique. On connaît déjà des dispositifs d'orientation à deux axes pour orienter au moins une charge optronique ou électronique optique en site et/ou en gisement, par rotation dudit ensemble de transmission autour respectivement d'un axe de site et/ou d'un axe de gisement. Ces dispositifs comprennent généralement un premier support monté à pivotement sur une embase du système autour d’un premier axe de rotation et un deuxième support monté à pivotement sur le premier support autour d’un deuxième axe de rotation. Le premier et le deuxième axe de rotation sont configurés pour orienter la charge en gisement et en site. Le dispositif d’orientation comprend en outre un troisième support monté à pivotement sur le deuxième support autour d’un troisième et d’un quatrième axe de rotation configurés pour stabiliser la charge en gite et en gisement. Les axes de site et de gisement sont perpendiculaires l’un à l’autre. Actuellement, la stabilisation du troisième support est réalisée par un moteur configuré pour stabiliser la charge en gisement qui monté sur le troisième axe de rotation et un moteur configuré pour stabiliser la charge en site qui est monté sur le quatrième axe de rotation. Ces dispositifs d’orientation permettent ainsi d’orienter et de stabiliser efficacement une charge. Toutefois, à l’usage, la Demanderesse s’est aperçue du fait que l’amélioration des performances de stabilisation des dispositifs d’orientation actuels impliquaient généralement une réduction de l’espace disponible pour la charge. Un but de l’invention est de proposer un système d’orientation et de stabilisation d’une charge, notamment d’une charge optronique ou électronique, dont les performances de stabilisation sont améliorées pour un encombrement réduit. Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention un système de stabilisation d’une charge, notamment une charge optronique ou électronique, comprenant : - une embase, - un premier support monté à pivotement sur l’embase autour d’un premier axe de rotation, - un deuxième support monté à pivotement sur le premier support autour d’un deuxième axe de rotation, - au moins une plateforme raccordée mécaniquement au deuxième support et - un cadre, monté à pivotement sur l’au moins une plateforme autour d’un troisième axe de rotation et sur la charge autour d’un quatrième axe de rotation, le quatrième axe de rotation étant perpendiculaire au troisième axe de rotation, et - au moins un premier moteur et un deuxième moteur, le premier moteur et le deuxième moteur étant chacun montés sur la plateforme et sur la charge à distance du troisième axe de rotation et du quatrième axe de rotation et étant configurés pour stabiliser la charge autour du troisième axe de rotation et du quatrième axe de rotation. Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du système de stabilisation selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : - le système de stabilisation comprend en outre un troisième moteur et un quatrième moteur associés, le troisième moteur et le quatrième moteur étant montés sur la plateforme et sur la charge à distance du troisième axe de rotation et du quatrième axe de rotation et étant configurés pour stabiliser la charge autour du troisième axe de rotation et du quatrième axe de rotation. - le premier moteur et le troisième moteur sont symétriques du quatrième moteur et du deuxième moteur, respectivement, par rapport au troisième axe de rotation. - le premier moteur et le quatrième moteur sont symétriques du troisième moteur et du deuxième moteur, respectivement, par rapport à un centre du système de stabilisation, ledit centre correspondant à un point d’intersection entre le troisième axe de rotation et le quatrième axe de rotation. - le système de stabilisation comprend en outre un système de pilotage configuré pour piloter de manière synchronisée et couplée le premier moteur et le deuxième moteur d’une part et le troisième moteur et le quatrième moteur d’autre part. - le système de stabilisation comprend deux plateformes formant deux montants verticaux et deux montants horizontaux reliés deux à deux par l’intermédiaire de montants inclinés, le premier moteur, le deuxième moteur, le troisième moteur et le quatrième moteur étant chacun montés sur un montant incliné respectif de la plateforme. - le système de stabilisation comprend une ou deux plateformes raccordée(s) mécaniquement au deuxième support, chaque plateforme étant en outre raccordée au cadre par l’intermédiaire d’une liaison pivot coaxiale au troisième axe de rotation. - le premier moteur et le deuxième moteur sont chacun raccordés solidairement à la charge par l’intermédiaire d’un tenon, la charge étant montée sur le cadre autour du quatrième axe de rotation par l’intermédiaire d’une liaison pivot. - les moteurs comprennent l’un au moins des moteurs suivants : moteur linéaire, moteur électromagnétique. - chaque moteur comprend un moteur électromagnétique comportant une bobine montée sur la plateforme et au moins un aimant monté sur la charge. - chaque plateforme est montée sur le deuxième support par l’intermédiaire d’au moins une suspension, tout ou partie des suspensions pouvant comprendre un amortisseur. - le premier moteur est symétrique du deuxième moteur par rapport à un plan de symétrie du système de stabilisation, ledit plan de symétrie étant normal au troisième axe de rotation ou au quatrième axe de rotation. D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La figure 1 illustre de façon schématique une vue partielle d’un système de stabilisation d’une charge selon un mode de réalisation de l’invention. La figure 2 est une vue schématique et en coupe du système de stabilisation de la figure 1, sur lequel a été fixé un exemple de charge. La figure 3 est une vue schématique partielle du cadre du système de stabilisation de la figure 1. La figure 4 est une vue schématique du cadre du système de stabilisation de la figure 1. La figure 5a est un schéma cinématique d’un exemple de réalisation d’un système de stabilisation d’une charge selon un mode de réalisation de l’invention, lorsque les moteurs sont commandés pour stabiliser la charge en gisement. La figure 5b est un schéma cinématique de l’exemple de réalisation de la figure 5a, lorsque les moteurs sont commandés pour stabiliser la charge en site. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. Un système 1 de stabilisation d’une charge 2 comprend une partie d’orientation et une partie de stabilisation. La partie d’orientation comprend : - une embase 3 - un premier support 4, monté à pivotement sur l’embase 3 autour d’un premier axe de rotation et - un deuxième support 5, monté à pivotement sur le premier support 4 autour d’un deuxième axe de rotation. Le premier support 4 et le deuxième support 5 sont configurés pour orienter la charge 2 en gisement et en site autour des premier et deuxième axes de rotation, respectivement, qui sont généralement perpendiculaires l’un à l’autre. Le deuxième support 5 peut notamment former une enveloppe fermée, ou ceinture 5, présentant un passage traversant configuré pour loger la partie de stabilisation et la charge 2. Cette partie d’orientation du système 1 étant conventionnelle, elle ne sera pas davantage décrite ici. La charge 2 peut par exemple comprendre un miroir. Afin de stabiliser la charge 2, le système 1 comprend en outre une partie de stabilisation permettant d’affiner l’orientation en site et en gisement de la charge 2. Cette partie de stabilisation comprend : - au moins une plateforme 6 raccordée mécaniquement à la ceinture 5 - un cadre 7, monté à pivotement sur l’au moins une plateforme 6 autour d’un troisième axe de rotation X et sur la charge 2 autour d’un quatrième axe de rotation Y qui est perpendiculaire au troisième axe de rotation X et - au moins un premier moteur 8 et un deuxième moteur 9 qui sont chacun montés sur la plateforme 6 et sur la charge 2, à distance du troisième axe de rotation X et du quatrième axe de rotation Y. Le premier moteur 8 et le deuxième moteur 9 sont par ailleurs configurés pour stabiliser la charge 2 autour du troisième axe de rotation X et du quatrième axe de rotation Y. La partie de stabilisation du système 1 nécessite donc un nombre limité de moteurs 8, 9 pour stabiliser la charge 2 en site et en gisement en comparaison avec les systèmes de stabilisation habituels. De plus, les moteurs 8, 9 étant décalés par rapport aux axes de stabilisation en site et en gisement (les troisième et quatrième axes X, Y), il devient possible de les placer dans des zones dépourvues habituellement de composants électroniques ou optroniques, comme les coins du cadre 7, ce qui permet d’augmenter l’espace disponible pour la charge 2. De plus, le nombre de moteurs 8, 9 nécessaires pour le pilotage en site et en gisement de la charge 2 est réduit par rapport à un système 1 d’orientation classique. Les performances de stabilisation sont enfin améliorées puisque les moteurs 8, 9 ainsi positionnés sont capables de déplacer avec précision la charge 2 en site et en gisement avec une faible déformation des structures. Dans ce qui suit, l’invention sera décrite dans le cas où le troisième axe de rotation X ou axe de site permet la stabilisation de la charge 2 en site et le quatrième axe de rotation Y ou axe de gisement permet la stabilisation de la charge 2 en gisement. Ceci n’est cependant pas limitatif, le troisième axe de rotation X pouvant correspondre à l’axe de gisement tandis que le quatrième axe de rotation Y correspond à l’axe de site. Par ailleurs, on désignera par « plan du système 1 », le plan comprenant l’axe de site X et l’axe de gisement Y, par « premier plan de symétrie » du système 1 le plan comprenant l’axe de gisement Y et qui est normal à l’axe de site X, par « deuxième plan de symétrie » du système 1 le plan comprenant l’axe de site X et qui est normal à l’axe de gisement Y et par « centre O du système 1 » le point d’intersection des axes de site et de gisement. Le premier moteur 8 et le deuxième moteur 9 sont positionnés dans le système 1 de sorte à être symétriques par rapport au premier ou au deuxième plan de symétrie du système 1. Cette configuration permet d’obtenir une partie de stabilisation symétrique, ce qui limite ses déformations et améliore la stabilisation de la charge 2. De plus, l’encombrement nécessaire pour les moteurs 8, 9 est minimal puisqu’ils sont placés dans les coins du cadre 7 qui sont dépourvus d’équipement électroniques ou optroniques. Dans une forme de réalisation, le premier et le deuxième moteur 8, 9 sont des moteurs linéaires afin de permettre leur intégration dans l’épaisseur du cadre 7 tout en assurant la possibilité de déplacer la charge 2 autour des axes de site et de gisement. Par exemple, les moteurs 8, 9 peuvent être du type électromagnétique et comprendre une bobine 10 montée sur la plateforme 6 et au moins un aimant 11, de préférence deux, montés sur la charge 2. La bobine 10 et les aimants 11 sont configurés pour déplacer la charge 2 par rapport au cadre 6 en utilisant les forces de Lorentz. Cette configuration de la bobine 10 et des aimants 11 permet de faciliter le montage et le démontage du système 1 de stabilisation. Dans une forme de réalisation, le système 1 comprend deux plateformes 6, qui peuvent être monobloc. Par exemple, les plateformes 6 comprennent deux montants verticaux 12, deux montant horizontaux 13 et quatre montants inclinés 14 s’étendant chacun entre un montant vertical 12 et un montant horizontal 13 et raccordés ensemble mécaniquement (Figure 3). Les deux montants verticaux 12, les deux montants horizontaux 13 et les quatre montants inclinés 14 sont sensiblement parallèles deux à deux. Chaque plateforme 6 est raccordée mécaniquement au cadre 7 par l’intermédiaire d’une liaison pivot 15 coaxiale avec l’axe de site X. Les montants verticaux 12 des plateformes 6 peuvent notamment être montés sur des faces internes du cadre de sorte à s’étendre l’une en face de l’autre. Optionnellement, les plateformes 6 sont raccordées à la ceinture 5 par l’intermédiaire de suspensions 16 afin de protéger la partie de stabilisation du système 1 de son environnement extérieur. Les suspensions 16 peuvent par exemple comprendre une ou plusieurs paires de ressorts montés d’une part sur la plateforme 6 et d’autre part sur la ceinture 5. De préférence, les suspensions 16 sont montés symétriquement de part et d’autre de chaque plateforme 6, entre ses bords verticaux et la ceinture 5. Le cas échéant, tout ou partie des suspensions 16 comprennent un amortisseur. Le premier moteur 8 et le deuxième moteur 9 sont chacun monté sur un montant incliné 14 respectif du cadre 6, de manière symétrique par rapport au premier ou au deuxième plan de symétrie du système 1 de stabilisation. Dans le cas d’un moteur 8, 9 du type électromagnétique, la bobine 10 de chaque moteur 8, 9 est montée sur le montant incliné 14 tandis que les aimants 11 de chaque moteur 8, 9 sont montés sur la charge 2. Dans une forme de réalisation, la charge 2 est montée sur le cadre 7 par l’intermédiaire de deux longerons 17 montés en rotation autour de l’axe de gisement Y par l’intermédiaire d’une liaison pivot 18 associée. Chaque longeron 17 est sensiblement parallèle au montant horizontal 13 associé de la plateforme 6. Par ailleurs, les aimants 11 de chaque moteur sont reliés à la charge 2 à l’aide d’une liaison rigide (type encastrement), par exemple par l’intermédiaire d’un tenon 19. Chaque aimant 11 est en outre raccordé mécaniquement aux longerons 17 associés par l’intermédiaire d’une liaison rigide (type encastrement). Enfin, le premier et le deuxième moteur 8, 9 sont configurés de sorte que l’actionnement du moteur 8, 9 a pour effet de déplacer les aimants 11 dans une direction normale au plan du système 1. Le déplacement des aimants 11 lors de l’actionnement des moteurs a donc pour effet de mettre les longerons 17 en rotation autour de leurs liaisons pivot 18 respectives (coaxiales à l’axe de gisement Y) et/ou le cadre 7 en rotation autour des liaisons pivot 15 des plateformes 6 (coaxiales à l’axe de site X). Le cadre 7 forme donc un joint cardan pour la charge 2. Il en découle que le déplacement des aimants 11 du premier moteur 8 et du deuxième moteur 9 (lorsque les moteurs 8, 9 sont placés symétriquement par rapport au premier plan de symétrie) dans un même sens suivant la direction normale au plan du système 1 a pour effet de faire pivoter la charge 2 autour de l’axe de site X, tandis que le déplacement des aimants 11 du premier moteur 8 et du deuxième moteur 9 dans des sens opposés suivant la direction normale au plan du système 1 a pour effet de faire pivoter la charge 2 autour de l’axe de gisement Y. Le système 1 comprend en outre un système de pilotage 20 configuré pour piloter le premier et le deuxième moteur 8, 9. En particulier, le système de pilotage peut piloter les moteurs 8, 9 individuellement, ou en variante de manière synchronisée (les moteurs 8, 9 étant alors couplés). Dans une forme de réalisation, le système 1 de stabilisation comprend en outre un troisième et un quatrième moteur 21, 22 associés qui sont montés sur la plateforme 6 et sur la charge 2 à distance des axes de site X et de gisement Y. Les troisième et quatrième moteurs 21, 22 sont également configurés pour stabiliser la charge 2 autour des axes de site X et de gisement Y. Les troisième et quatrième moteurs 21, 22 sont alors positionnés dans le système 1 de sorte à être symétriques par rapport au centre de symétrie O du système 1 et aux premier et deuxième moteurs 8, 9. La partie de stabilisation du système 1 est donc parfaitement symétrique, ce qui limite encore davantage ses déformations et améliore la stabilisation de la charge 2. De plus, les troisième et quatrième moteurs 21, 22 étant placés dans les coins, qui ne comprennent pas d’équipement électroniques ou optroniques, leur encombrement est minimal et permet ainsi d’augmenter le volume disponible pour la charge 2. Par conséquent, les performances de stabilisation sont nettement améliorées puisque les moteurs 8, 9, 21, 22 ainsi positionnés sont capables d’augmenter le couple disponible. En particulier, quel que soit le mouvement, l’ensemble des moteurs 8, 9, 21, 22 sont actionnés simultanément afin de piloter le déplacement de la charge 2. De plus, la présence de quatre moteurs 8, 9, 21, 22 permet de déplacer la charge 2 avec précision en site et en gisement avec une très faible déformation du système 1 et un nombre de moteurs limité. Les premier, deuxième, troisième et quatrième moteurs 8, 9, 21, 22 sont de préférence identiques afin de garantir la symétrie du système 1 de stabilisation. Typiquement, les quatre moteurs 8, 9, 21, 22 peuvent être du type électromagnétique comprenant une bobine 10 fixée sur les plateformes 6 et des aimants 11 fixés sur la charge 2 (ou le longeron 17) . Par ailleurs, les troisième et quatrième moteurs 21, 22 sont chacun montés sur un montant incliné 14 de manière symétrique par rapport au centre O de symétrie du système 1 de stabilisation, en face du deuxième moteur 9 et du premier moteur 8, respectivement. Le cas échéant, chaque moteur 21, 22 est monté sur la charge 2 par l’intermédiaire d’un des longerons 17 correspondant. Il en découle que le déplacement des aimants 11 du premier moteur 8 et du quatrième moteur 22 dans un même sens suivant la direction normale au plan du système 1 et, simultanément, du deuxième moteur 9 et du troisième moteur 21 dans un sens opposé à celui du premier moteur 8 et du quatrième moteur 22 suivant la direction normale au plan du système 1, a pour effet de faire pivoter la charge 2 autour de l’axe de gisement Y (Figure 5a). Par ailleurs, le déplacement des aimants 11 du premier moteur 8 et du deuxième moteur 9 dans un même sens suivant la direction normale au plan du système 1 et, simultanément, du troisième moteur 21 et du quatrième moteur 22 dans un sens opposé à celui du premier moteur 8 et du deuxième moteur 9 suivant la direction normale au plan du système 1, a pour effet de faire pivoter la charge 2 autour de l’axe de site X (Figure 5b). Le système de pilotage 20 peut être configuré pour piloter les quatre moteurs individuellement, ou en variante, comme illustré sur les figures 5a et 5b, par paire de manière synchronisée (les premier et troisième moteurs 8, 21 d’une part et les deuxième et quatrième moteurs 9, 22 d’autre part étant alors couplés). Système de stabilisation (1) d’une charge (2), notamment une charge (2) optronique ou électronique, comprenant : - une embase (3), - un premier support (4) monté à pivotement sur l’embase (3) autour d’un premier axe de rotation, - un deuxième support (5) monté à pivotement sur le premier support (4) autour d’un deuxième axe de rotation, - au moins une plateforme (6) raccordée mécaniquement au deuxième support (5) et - un cadre (7), monté à pivotement sur l’au moins une plateforme (6) autour d’un troisième axe de rotation (X) et sur la charge (2) autour d’un quatrième axe de rotation (Y), le quatrième axe de rotation (Y) étant perpendiculaire au troisième axe de rotation (X), le système de stabilisation (1) étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un premier moteur (8) et un deuxième moteur (9), le premier moteur (8) et le deuxième moteur (9) étant chacun montés sur la plateforme (6) et sur la charge (2) à distance du troisième axe de rotation (X) et du quatrième axe de rotation (Y) et étant configurés pour stabiliser la charge (2) autour du troisième axe de rotation (X) et du quatrième axe de rotation (Y). Système de stabilisation (1) selon la revendication 1, comprenant en outre un troisième moteur (21) et un quatrième moteur (22) associés, le troisième moteur (21) et le quatrième moteur (22) étant montés sur la plateforme (6) et sur la charge (2) à distance du troisième axe de rotation (X) et du quatrième axe de rotation (Y) et étant configurés pour stabiliser la charge (2) autour du troisième axe de rotation (X) et du quatrième axe de rotation (Y). Système de stabilisation (1) selon la revendication 2, dans lequel le premier moteur (8) et le troisième moteur (21) sont symétriques du quatrième moteur (22) et du deuxième moteur (9), respectivement, par rapport au troisième axe de rotation (X). Système de stabilisation (1) selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel le premier moteur (8) et le quatrième moteur (22) sont symétriques du troisième moteur (21) et du deuxième moteur (9), respectivement, par rapport à un centre (O) du système de stabilisation (1), ledit centre (O) correspondant à un point d’intersection entre le troisième axe de rotation (X) et le quatrième axe de rotation (Y). Système de stabilisation (1) selon l’une des revendications 2 à 4, comprenant en outre un système de pilotage (20) configuré pour piloter de manière synchronisée et couplée le premier moteur (8) et le deuxième moteur (9) d’une part et le troisième moteur (21) et le quatrième moteur (22) d’autre part. Système de stabilisation (1) selon l’une des revendications 2 à 5, comprenant deux plateformes (6) formant deux montants verticaux (12) et deux montants horizontaux (13) reliés deux à deux par l’intermédiaire de montants inclinés (14), le premier moteur (8), le deuxième moteur (9), le troisième moteur (21) et le quatrième moteur (22) étant chacun montés sur un montant incliné (14) respectif de la plateforme (6). Système de stabilisation (1) selon l’une des revendication 1 à 6, comprenant une ou deux plateformes (6) raccordée(s) mécaniquement au deuxième support (5), chaque plateforme (6) étant en outre raccordée au cadre (7) par l’intermédiaire d’une liaison pivot (15) coaxiale au troisième axe de rotation (X). Système de stabilisation (1) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le premier moteur (8) et le deuxième moteur (9) sont chacun raccordés solidairement à la charge (2) par l’intermédiaire d’un tenon (19), la charge (2) étant montée sur le cadre (7) autour du quatrième axe de rotation (Y) par l’intermédiaire d’une liaison pivot (18). Système de stabilisation (1) selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel les moteurs (8, 9, 21, 22) comprennent l’un au moins des moteurs suivants : moteur linéaire, moteur électromagnétique. Système de stabilisation (1) selon la revendication 9, dans lequel chaque moteur (8, 9, 21, 21) comprend un moteur électromagnétique comportant une bobine (10) montée sur la plateforme (6) et au moins un aimant (11) monté sur la charge (2). Système de stabilisation (1) selon l’une revendications 1 à 10, dans lequel chaque plateforme (6) est montée sur le deuxième support (5) par l’intermédiaire d’au moins une suspension (16), tout ou partie des suspensions (16) pouvant comprendre un amortisseur. Système de stabilisation (1) selon l’une des revendications 1 à 10, dans lequel le premier moteur (8) est symétrique du deuxième moteur (9) par rapport à un plan de symétrie du système de stabilisation (1), ledit plan de symétrie étant normal au troisième axe de rotation (X) ou au quatrième axe de rotation (Y).