FR 2960302 A1 20111125 FR 1002165 A 20100521 - 2 Domaine technique auquel se rapporte l'invention Le domaine technique de l'invention est celui des procédés de mesures et de cartographie des constructions architecturales dont la forme est constituée d'un ensemble de plans géométriques, et dont l'environnement encombré et exigu ne permettent pas un accès facile aux objets à mesurer et dont la taille réduit le recule des positions de mesure. Le champ des applications s'étend du simple relevé intérieur et extérieur, de dimensions, de surfaces et de volumes, aux relevés de contrôle de construction, jusqu'à la production de représentations numériques de scènes virtuelles complètes en trois dimensions. Le dispositif peut être combiné à d'autres sources de relevés 15 numériques comme des prises de vues photo, vidéo, thermographique, ou en provenance de tout autre capteur dont le résultat peut être associé par plaquage à une position ou à un plan dans l'environnement relevé. 2 0 Indication de l'état de la technique antérieure Le besoin de représentation schématique métré et codifiée d'un bâtiment ou d'un ensemble de bâtiments existe depuis que l'homme construit, le résultat peut prendre des formes très différentes 25 suivant l'échelle, la précision et la destination des relevés. Qu'il s'agisse d'une peinture ou d'un dossier de construction le besoin se résume à porter des informations de formes et de mesures vers une représentation schématique à l'échelle humaine en deux ou trois dimensions. 30 Au début du l5emme siècles le Peintre Architecte Humaniste Léon Battista Alberti formalisait des règles et techniques de relevé et de représentation architecturales (La peintura, perspective et vision monoculaire) qui étaient déjà utilisées depuis l'Antiquité, ces travaux basés sur une observation humaine 35 combinée aux règles de l'Optique et de la géométrie, sont encore bien présents dans les méthodes de mesure et de représentations architecturales. 2960302 - 3 - Dans le cas générale d'une campagne de relevé de mesures, l'homme apporte sa vision et sa connaissance de l'environnement et le niveau de précision qu'il attend, les outils mesure apportent des dimensions et des angles plus ou moins précis et la géométrie 5 apporte les techniques de conversion et de liaison entre la réalité et la représentation attendue. Dans le domaine de la mesure, la première des précautions à 10 prendre est de fixer les ordres de grandeurs, les précisions, et les tolérances couramment acceptées, qui servent de références dans le choix des outils et des méthodes de mesure. Le domaine de la mesure architecturale les limites sont étroitement liées aux limites mécaniques de la construction, 15 elles mêmes fonctions de grandeurs humaines. La fourchette allant du millimètre à quelques dizaines de mètres couvre la grande majorité des besoins en mesure intérieure et extérieur de bâtiments, mais aussi de topométrie en milieu urbain par exemple. Les précisions de représentation sont les mêmes que 20 celle accordées à la construction de l'ordre du centimètre pour une mesure intérieure et de 3 centimètres pour un bâtiment. La taille intérieure des bâtiments restent assez stables dans le temps et adaptées à des constantes biométriques qui évoluent peux. En revanche, les évolutions des techniques de construction 25 apportent une précision sur les formes générales des constructions qui gagnent ainsi en régularité. La grande majorité des constructions peut être représentée par un ensemble de portions de plans qui sont pour la plupart orientées verticalement ou horizontalement. Les angles formés par les plans 30 verticaux sont très souvent des angles droits. Nous verrons que cet état de fait statistique constitue une source d'optimisation dans les démarches de relevé de mesures. Si la planéité des formes est un avantage, la facilité à en créer de nouvelles, (cloisons, doublages, niches, ouvertures) tend à en 35 augmenter le nombre tout en en diminuant la taille, se qui constitue une contrainte supplémentaire. L'autre difficulté majeure est constituée par l'encombrement et les obstacles aux mesures. En effet, si l'objectif est de représenter un espace vidé de tous ses meubles et équipements, il est bien rare que l'espace en question soit entièrement vide au moment des relevés de mesure. De plus, bon nombre d'ornements, moulures et plinthes, ou d'équipements (réseaux, conduits) indémontables constituent aussi des obstacles aux mesures. Les dispositifs de mesures actuels reposent sur l'aptitude à mesurer des angles et des distances à partir d'un point fixe connu. Les dispositifs de mesure utilisés par les professionnels pour effectuer des relevés sont : - des outils de mesure de distance (mètre à ruban ou dispositif de mesure sans contact, télémètres), - des outils de mesure d'angle (nivelles, rapporteurs, 15 théodolite) - des outils combinés de mesures d'angles et de distance à partir d'un point fixe (tachéomètres,). - Des dispositifs combinés à balayage (scanners d'espace) Il ne faut pas oublier l'outil indispensable dans un relevé de 20 mesure est un moyen d'enregistrer les mesures, qui peut être un carnet de terrain, un schéma sur papier ou la mémoire d'un ordinateur, où chaque station (position fixe) de l'appareil et chaque point de mesure est représenté, codifié, et associé aux mesures correspondantes. 25 Si Le décamètre ou le mètre à ruban associé à un croquis sur papier sont encore très fréquemment utilisés en mesure direct dans une méthode de cheminement le long des arrêtes de l'objet à mesurer, l'utilisation de télémètres a main utilisant la 30 technique de mesure sans contact par temps de vol d'une onde électromagnétique, tend à se généraliser. Cette évolution à été marquée par l'abandon progressif des mesures sur cible au profit des mesures directe (sans cible ni réflecteur). Si cette évolution apporte une perte de précision, elle présente 35 l'avantage de permettre à une personne seule d'effectuer des relevés de mesure. L'autre avantage de cette avancée est la numérisation directe des résultats qui permet d'exploiter le flux des mesures de distance dans des dispositifs à balayage automatiques. 2960302 - 5 - La précision des dispositifs de mesure de distance sans contacte, est dépendante de l'environnement et des conditions de mesure. Cette précision varie selon la distance mesurée elle-même mais aussi de la nature de la cible visée, et de l'angle d'incidence 5 (i) sur cette cible. Lorsqu'ils sont utilisés en lecture directe (sans cible), les dispositifs de mesures de distances sans contacts souffrent d'une qualité très variable selon l'environnement et en particulier, la forme, l'incidence, la couleur, la matière et l'éloignement de 10 l'objet mesuré. Les précisions annoncées dans les normes d'étalonnage sont celle obtenues dans des conditions idéales de mesure. Mais ces données de précision normalisées sont variables selon le type de cible utilisées, et ne s'appliquent pas en lecture directe (sans cible). Les dispositifs de mesure d'angle qu'ils soient mécaniques ou électromécaniques offrent une précision importante de l'ordre de la seconde d'angle, cette précision ne dépend que de l'appareil lui-même. La qualité d'une mesure d'angle est le plus souvent entachée d'erreurs de lecture ou de visée mais cette erreur reste indépendante de la valeur d'angle mesurée. Le théodolite est un dispositif de mesure d'angle sur trépied, associé à un dispositif de visée utilisé par les géomètres, il permet de mesurer des angles et calculer des distances importantes avec une très grande précision. La mesure d'angle dans un repère fixe est assurée par des dispositifs mécaniques articulés autour de deux axes de rotation perpendiculaires disposés dans un plan commun. Un troisième Axe de visée passant par l'intersection des deux premiers axes. Le théodolite et ses dérivés utilisent cette disposition idéale. On parle de dispositifs combinés pour les dispositifs qui mesurent des angles et des distances sans contact avec ou sans cible. Le tachéomètre ou station totale est un théodolite associé à un dispositif de mesure de distance sans contact, il dispose le plus souvent des moyens d'enregistrement et de codification numérique des mesures effectuées. 2960302 - 6 Dans le domaine des appareils combinés de mesures d'angles et de distances sans contacts, les normes d'évaluation et d'étalonnage ont peut évolué et les constructeurs font encore aujourd'hui 5 référence aux normes DIN 18723 (3) et ISO 12857 (4) (5) datant de respectivement de 1990 et 1997. En télémétrie, l'évolution technique des outils de mesure, est directement liée aux avancées des technologies de l'électronique 10 de l'optique et du traitement de l'information. L'évolution des fréquences des capteurs de mesure directe permet de réaliser des dispositifs à balayage autonomes et systématique d'une portion d'espace à partir d'un point. Les scanners d'espace fonctionnent par accumulation de points de mesure, les plus 15 récents produisent jusqu'à 500 000 points par seconde. Cette profusion engendre des couts importants liés aux ressources techniques et humaines nécessaires pour traiter et dépouiller les données de mesure. De plus la technique de balayage systématique ne permet pas de traiter simplement les obstacles aux mesures. 20 En milieu naturel ou dans certaines situations où les formes à relever ne sont pas connues (tunnel, grottes), l'utilisation de scanners d'espace est plus adaptée, les scanners relèvent par balayage à partir d'un point fixe toutes les éloignements des points visibles d'une portion d'espace, les points sont 25 enregistrés et peuvent être ensuite traités par des logiciels de dépouillement pour obtenir une représentation simplifiée exploitable. Si l'évolution des techniques en matière de mesure et de 30 représentation d'espaces est liée aux avancées dans la performance des capteurs (en rapidité et en précision), les usages et méthodes utilisées, basées sur l'évolution de capacités humaines sont donc assez stables. Elles reposent généralement sur la méthode du cheminement utilisée en topométrie classique qui 35 consiste à établir des relevés par point d'un objet à partir d'une succession de plusieurs stations de mesure fixes (Position de l'outil de mesure) dont les positions relatives sont mesurées après à chaque déplacement, puis reportées dans un système de repérage global. 2960302 - 7 Dans le domaine de la mesure d'espaces construits, la méthode de relève de plans d'enveloppe par cheminement décrite dans le document FR2630539A1 1988 place cette méthode dans le contexte 5 d'un dispositif de mesure combiné d'angles et de distances sur cible. Ce document décrit les conditions de choix des stations de mesure et aussi le principe de relevé de plan moyen par 3 points de mesure, qui nous confirme la part d'approximation humaines de la méthode. 10 La méthode de cheminement repose sur l'enchainement successif de 3 phases distinctes. Initialisation : Choix d'un repère local absolu (borne ou repère physique) Phase 1 : Choix d'une station de mesure dans l'environnement à 15 relever, ce choix résulte de l'appréciation visuelle de l'environnement par l'opérateur. Phase 2 : Choix par l'opérateur des points à relever à partir de cette station. Codification, et enregistrement des mesures. S'il existe encore des zones masquées à relever, Retour Phase 1 20 sinon fin de campagne (Phase 3) Phase 3 : Dépouillement de la séquence calcul des positions de station dans le repère Absolu, conversion et extrapolation des mesures, représentation des relevés. 25 En relevés intérieurs, une méthode simple souvent utilisée est le cheminement en mesure directe qui consiste a relevé les dimensions d'un espace en mesurant le long de ses arrêtes avec un mètre à ruban ou un télémètre a main associé à un croquis sur papier. 30 En extérieur, les géomètres utilisent de façon plus formelle cette méthode associée à un repérage local absolu par bornes. Dans le domaine des mesures de l'architecture intérieure le repérage, qui n'est pas nécessairement absolu, est basé sur une identification de points particuliers de l'édifice lui-même comme 35 des intersections d'arrêtes ou d'autres points caractéristiques facilement identifiable sur le site de mesure et sur sa représentation. 2960302 - 8 - La tache de représentation qui suit un relevé de mesure consiste à transcrire les relevés enregistrés dans le carnet de terrain pour établir une représentation à l'échelle en une, deux ou trois dimensions, (Courbe de niveaux, Plan Papier, Maquette). Cette 5 dernière opération n'est, en général, ni réalisée sur le site des relevés, ni réalisé par la personne qui s'est chargé des relevés. Certain dispositifs de relevé proposent un assemblage permettant d'obtenir une représentation numérique du relevé en cours par un traitement au fil des mesures effectuées. Il s'agit alors d'une 10 facilité de repérage pour l'opérateur, qui peut visualiser les points et l'avancement des relevés. L'opérateur peut ensuite agir sur le dispositif de mesure pour compléter ou corriger son relevé. 15 On peut noter ici que le caractère récursif de la méthode de relève de mesure apparait clairement puisque une mesure n'a de sens que si le contexte géométrique est défini dans une représentation schématique, or l'objet de la mesure est justement d'établir cette représentation. Quelque soit l'outil de mesure 20 utilisé qu'il s'agisse d'un scanner spatial ou d'un mètre à ruban, l'établissement d'une représentation géométrique est réalisée dans une alternance d'enregistrement d'un ensemble de points de mesures suivi d'une interprétation de cet ensemble de points. Cette progression exclus donc toute notion de temps réel 25 dans la relève de formes tant que l'on ne relève qu'un seul point à la fois. Lorsque le géomètre relève le plan d'un mur à l'aide d'un tachéomètre par exemple, il relève au moins trois points non alignés de ce plan, pour obtenir un résultat satisfaisant, il devra les choisir les plus éloignés possibles, et les moins 30 alignés possible. S'il utilise un système à balayage pour le même relevé, il devra attendre la fin du balayage de l'ensemble de l'objet pour établir un résultat identique. Dans les deux cas c'est la seule appréciation de l'opérateur qui donne au relevé sa cohérence soit en choisissant des points particuliers, soit en 35 isolant les points indésirables obtenus par un balayage systématique. - 9 - Documents reflétant l'état de la technique De nombreux documents décrivent des dispositifs manuels ou automatiques utilisant des mesures combinées d'angles et de distance sans contact. Moins nombreux sont ceux qui proposent d'optimiser les manipulations de mise en station, d'étalonnage, de cheminement, de dépouillement, de mise en forme et de qualification des mesures obtenues. C'est pourtant ces phases qui sont les plus contraignantes et donc les plus couteuses. 1) Jean-Paul Saint-Aubin "Le relevé et la représentation de l'architecture" publié chez Picard 2) Alain Champagne, « La mesure des bâtiments en Poitou à la fin du Moyen Âge », Histoire &mesure 2001, Droits d'auteur© Éditions de l'EHESS http://histoiremesure.revues.org/indexl27.html 3) Norme DIN 18723-3 Field procedure for precision testing of surveying instruments; theodolites Deutsches Institut Fur Normung E.V. (German National Standard) / 01-Jul-1990 / 10 pages WITHDRAWN 4) ISO 12857-2:1997 Optics and optical instruments -- Geodetic instruments -- Field procedures for determining accuracy --Part 2: Theodolites. 5) ISO 12857-3:1997. Optics and optical instruments -- Geodetic instruments -- Field procedures for determining accuracy --Part 3: Electro-optical distance meters (EDM instruments) 6) FR2394817A1 1978 GB TELEMETRE A LASER rotatif destine à la sécurité 7) FR2559577A1 1985 D procédé de relève par Tracé polygonal. 8) FR2630539A1 1988 F PROCEDES DE LEVES DE METRES DE BATIMENT PAR TELEMETRIE laser sur trépied destiné à la mesure d'enveloppe intérieur de bâtiment. Application de la méthode de cheminement dans le relevé d'enveloppe intérieur. 9) FR2656430A1 1989 F Dispositif de balayage G02 10) FR2869112B1 2004 Dispositif à 2 axes sur trépied laser industrie aéronautique destiné au positionnement des cockpits. 11) WO2009135550A1 est un dispositif combiné sur trépied utilisant un balayage rotatif de plusieurs faisceaux de mesure. - 10 - Invention restrictions et choix L'application du procédé objet de l'invention, est limité à tout environnement réel construit par l'homme, en position fixe par rapport à la terre (on exclu ici les constructions mobiles en mouvement (bateaux, trains...)) et principalement constitués de formes globalement planes où la démarche de relevé est soumise aux contraintes d'accès, de recule, de visibilité et d'encombrement fixées par l'environnement lui-même. Le procédé s'appuie sur des manipulations manuelles qui exploitent la vision et les approximations de l'opérateur de mesure et celles du dessinateur de la représentation. Ceci conduit à une approche de mesure basée sur la relève à partir d'un point fixe, d'équation de plan moyen pendant un mouvement de balayage manuel du dispositif selon une trajectoire de forme connue et une vitesse fixée par l'opérateur. Tous les relevés sont réalisés et positionnés orientés au fil des mesures dans le contexte géométrique déjà établi. La limitation aux formes planes est indispensable pour disposer de la compression géométrique des données manipulées. La notion de mesure en mouvement introduit la notion de filtrage géométrique et laisse à l'opérateur la maitrise d'une précision variable des relevés. Les aptitudes de manipulation requise s'apparentent à celles de l'utilisation d'un dispositif de pointage d'ordinateur (souris). Le procédé couvre toutes les phases de la méthode de relève par cheminement, de l'étalonnage à la représentation numérique dans un repérage absolu terrestre. Le déroulement des phases de cheminement sont suivies dans un dialogue entre l'opérateur qui perçoit l'environnement dans sa globalité et le dispositif qui dispose d'une représentation géométrique métrée du même environnement. Les solutions Système repère d'origine Pour pouvoir exploiter chaque mesure dans le contexte géométrique, le procédé doit disposer, dés le début des mesures, d'un point de référence constituant un repère absolu orienté. Le dispositif d'appui mural (100) associé l'ensemble de mesure (30) apporte une solution au problème de choix d'un point de référence 2960302 - 11 - cohérent que l'on peu codifier et retrouver facilement sans qu'il soit nécessairement marqué ou physiquement visibles. Etablir une relation entre deux repères l'un sur le terrain et l'autre sur la représentation passe par une démarche de repérage 5 d'au moins un point particulier identifié et fixe de l'environnement. C'est le premier point de Station (PtRefl) qui sera utilisé comme point de référence d'origine. L'orientation du repère est fixée le plus souvent par un axe 10 vertical passant par le point d'origine et un azimut particulier dans le plan horizontal qui peut être l'orientation Nord du méridien local (obtenu grâce aux rayons du soleil ou grâce au champ magnétique terrestre), ou un alignement local avec un autre point de repère (deuxième borne, alignement avec une rue, le plan 15 d'une façade, une arrête). Dans cette phase préparatoire, la démarche de relevé comporte une part d'approximation dans la définition du repère l'opérateur devant estimer l'existence d'un point d'intersection entre trois surfaces qu'il suppose plane a priori. Tant que la position du 20 repère n'est pas confirmée par les mesures, les résultats ne peuvent pas être transposés dans une représentation. Le procédé utilise une séquence d'auto-étalonnage du niveau et de l'orientation du dispositif dans le repère absolu local fourni 25 par la Gravité(13) et champ Magnétique terrestre(14) mesurés par un compas de relèvement électronique La mesure sous contexte Le procédé de relève d'équation de plan moyen objet de l'invention introduit la notion de « mesure sous contexte » qui 30 consiste à fournir au dispositif de mesure la représentation codifiée de toutes les mesures déjà effectuées pour lui permettre de filtrer , contrôler et anticiper les conditions des mesures suivantes. La notion de mesure en mouvement permet de laisser à l'opérateur l'initiative du guidage de l'appareil vers les zones 35 représentatives sans lui imposer de contrainte de visée précise d'un point. En modifiant la vitesse du mouvement l'opérateur peut ainsi faire varier la précision des relevés, et adapter cette précision an fonction de son appréciation de l'environnement. 2960302 - 12 - Pour obtenir un résultat moyen consolidé à chaque nouvelle mesure les mouvements du dispositif devront être organisés de telle sorte que la forme de la trajectoire du faisceau de mesure soit connue pendant le mouvement, pour ce faire l'opérateur sera 5 invité à établir un mouvement du dispositif selon une seule variation d'angle à la fois (Verticale ou horizontale). Mesure en mouvement Cette disposition permet d'introduire aussi la notion de mesure en mouvement et d'en exploiter les avantages lorsque le dit 10 mouvement est contrôlé manuellement il permet d'interpréter les intentions de l'opérateur. Une mesure dans un mouvement rapide par exemple aura pour effet de lisser les résultats de mesure, le plan moyen ainsi relevé présentera moins de défauts liés au revêtement parcouru. Si la mesure concerne un plan de taille 15 réduite ou très éloigné, l'opérateur pourra ralentir le mouvement pour améliorer la qualité du résultat. Les conditions pour aboutir dans cette démarche est tout d'abord de fournir au dispositif de mesure un moyen d'évaluer en temps réel sa propre position angulaire orientée dans un repère 20 cartésien absolu dont le premier point de station est l'origine. Cette fonction est assurée par un compas de relèvement électronique utilisant le Nord magnétique et la gravité. La deuxième condition est de pouvoir rapidement établir des points de station caractéristiques repérable facilement 25 permettant de multiplier sans contraintes les déplacements du dispositif. Le dispositif d'appui mural (100) permet d'établir instantanément un point de repère formé par l'intersection de trois plans moyens : le sol et deux plans verticaux distincts. Plan moyen 30 Lorsqu'un opérateur effectue les relevés de trois points sur une surface supposée plane pour en établir l'éloignement et l'orientation, il réalise une approximation sur le forme réelle de la surface qui peut varier sensiblement en fonction des points 35 choisis. Il réalise aussi un lissage de l'état de surface qui gomme tous les points d'imperfections et les variations de forme qui sortent du plan mathématique moyen parfait définit par la mesure. Cette approximation est couramment pratiquée et acceptée mais reste une initiative à l'appréciation de l'opérateur de mesure et dans son carnet de terrain les trois mesures seront 2960302 - 13 - codifiées comme définissant entièrement la surface plane correspondante. Dans cette situation et si la surface n'est pas rigoureusement plane, l'utilisation d'un dispositif à balayage automatique 5 produira un nuage de points pour lequel il sera bien difficile d'établir la même approximation sans une intervention humaine. De plus la reconnaissance de formes différente du plan peut s'avérée bien difficile à automatiser si les mesures sont soumises à des variations liées à la forme et des variations 10 liées à l'état de surface ou au revêtement. Enfin le plan est la seule forme symétrique qui n'impose pas une obligation d'établir le sens de mesure (intérieur extérieur), la reconnaissance d'une sphère (un dôme ou un igloo par exemple) donne des performances de mesure très différentes suivant que le point de station se 15 trouve à l'intérieur ou à l'extérieur. Pour contourner cette difficulté, on choisira dans le procédé proposé de ne reconnaitre qu'une seule forme : le plan moyen, l'initiative d'en définir une zone représentative étant laissée à l'opérateur par les mouvements qu'il établira dans cette zone 20 avec le faisceau de mesure. État de surface A cette difficulté s'ajoute les variations liées à l'état de surface du revêtement que l'on relève, On peut aisément imaginer l'étendue des sources d'erreur en fonction de la forme et de 25 l'épaisseur du revêtement d'un bâtiment, un mur végétal, un plaquage ondulé, un mur de pierre ... sont autant de situation qui nécessitent une estimation humaine pour déduire une forme générale moyenne cohérente. Pour simplifier le fonctionnement et l'utilisation du dispositif, 30 Le procédé ne propose pas de reconnaissance de forme, seul un contrôle d'écart au plan moyen en cours permettant de détecter les passages du faisceau d'un plan vers le suivant. Qualité d'une mesure sans contact Pour appréhender le sens de l'invention, il faut aussi présenter 35 les limites d'un dispositif de mesure sans contacts et en particulier celles d'un télémètre utilisé en mesure en directe (sans cible) et pendant un mouvement. S'agissant d'un dispositif qui envoi un rayon électromagnétique vers l'objet dont il faut apprécier l'éloignement, par comptage 2960302 - 14 - du temps de parcours du rayon réfléchi sur l'objet, la qualité de la mesure produite est soumise à certaines règles : La qualité de mesure est fonction a la qualité du signal reçu, qui dépend elle même de la distance mesurée, de l'état de surface 5 et de la couleur de la surface de l'objet et a l'angle d'incidence (i) entre le rayon et la surface de l'objet mesuré. Dans le cas classique de relevé d'une pièce de forme rectangulaire par exemple, les mesures à partir d'un point quelconque en direction d'un coin fermé de la pièce sont à la 10 fois les plus éloignées, et présentant l'incidence la plus défavorable. Le cas pas si particulier d'une mesure dans un angle fermé (intersection formée par deux murs par exemple) produit une double réflexion du faisceau qui peut perturber la mesure. 15 Il faut ajouter que les zones d'intersection de mur sont souvent l'objet d'aléas de construction comme des arrondis ou des surépaisseurs, c'est aussi le lieu le plus souvent choisi pour faire passer gaines techniques et tuyaux. Par construction, les mesures de distance les plus précises sont 20 celles effectuées perpendiculairement à l'objet qui se trouve aussi être le point le plus proche de l'appareil. Malheureusement la partie centrale d'un pan de mur est très souvent l'endroit ou l'on trouve des obstacles comme (cheminée, miroir, tableaux) ou des ouvertures (Fenêtres portes...). 25 Le dispositif d'appui mural (100) fixe une position de station intermédiaire entre le centre de la pièce et la position de mesure le long d'une arrête (utilisée avec un télémètre à main). Pour obtenir un résultat de mesure d'orientation le plus précis d'un plan, il est nécessaire en revanche d'établir des relevés 30 aux points les plus éloignées du centre, soit dans les zones où la mesure de distance directe sans contact est la moins précise. Faisceau de mesure et Point de mesure Dans tous les dispositifs de mesure on parle de « point de mesure » alors que ce dit point est en réalité une zone 35 rectangulaire d'impact du rayon de mesure sur l'objet et dont La forme et la taille change en fonction de l'inclinaison et de la distance mesurée. A titre indicatif, un rayon Laser de 0,4 milli radian de divergence produit une zone de 4cm sur 8cm à sur une 2960302 - 15 - cible perpendiculaire située à une distance de 100m, ce qui constitue une source d'erreur prés de 500 fois supérieure aux précisions de mesures d'angle couramment rencontrées sur un tachéomètre. 5 Des que l'angle d'incidence (i) augmente, la taille de la zone de mesure s'agrandi jusqu'à former une traînée qui ne permet plus au télémètre d'établir une mesure correcte. Les difficultés de mesure liées à l'incidence sont d'autant plus sensibles que la possibilité de recul est réduite, c'est l'une 10 des particularités de l'environnement que nous traitons ici. Le calcul de l'angle d'incidence (i) grâce au contexte géométrique permet de filtrer les mesures en fonction de cette grandeur. Les obstacles à la mesure 15 Les obstacles à la mesure peuvent être de plusieurs type, ceux qui masquent une zone de objet que l'on veut mesurer, c'est le cas des éléments du mobiliers, les voilages, les décorations végétales, les tableaux... et aussi des obstacles techniques à la mesure comme les objets que l'on souhaite relever mais dont la 20 surface est soit trop lisse, trop brillante (miroir), trop transparente (véranda). Dans ce cas la mesure est soit impossible, soit erronée, et peut même devenir dangereuse pour l'opérateur. L'obstacle majeure étant l'environnement lui-même qui limite le choix d'une station de mesure avec un recul idéal. 25 A toutes ces difficultés, il faut ajouter la contrainte d'éclairage ambiant, en effet, la luminosité ambiante perturbe la qualité des mesures de distance, certaines mesures possibles de nuit, peut devenir impossible en plein soleil. Les différences de température peuvent également provoquer des 30 effets de diffraction, et bien que moins fréquent sur de courtes distances, la présence d'un poêle ou d'un radiateur peut entacher certains relevés. La répétition échantillonnage Pour compenser les défauts de mesure de distance, la technique de 35 répétition est utilisée, il s'agit de réaliser une moyenne arithmétique de plusieurs relevés (jusqu'à 1000) pour obtenir une distance moyenne précise. Cette disposition donne des résultats satisfaisant seulement si le dispositif est parfaitement immobile pendant toute la durée de mesure. 2960302 - 16 - Echantillonnage sous contexte S'agissant d'un dispositif mobile, il faut donc envisager un procédée d'échantillonnage basé sur une moyenne géométrique qui tienne compte de la forme parcourue pendant la mesure. Cette 5 disposition qui complète le procédé par relevé de points couramment rencontrés constitue le principe de base de la relève d'équation de plan moyen. Le principe géométrique figure 2-2 Il s'agit donc d'établir une relation cohérente dans le temps et 10 dans l'espace entre plusieurs points consécutifs d'un relevé obtenus pendant un mouvement dont la trajectoire moyenne est connue. Suivant la position du dispositif par rapport au plan à mesurer on peut établir les différentes trajectoires possibles du point 15 de mesure sur le plan. La figure 2-2 donne une représentation de ces situations, lorsque le dispositif est en station (position fixe et stable dans l'environnement à mesurer). (PL) est le plan à mesuré dans une position quelconque par rapport au dispositif. 20 (S) étant le point fixe de station ou « sommet », centre de rotation des mouvements angulaires (S=PtRef) (10) est l'axe vertical du dispositif et du support mécanique (F) est le foyer du dispositif projection de (S) sur le plan PL (A) est l'angle fixe entre l'axe (10) et le plan PL 25 (p) est l'angle variable des rotations selon l'axe (9), entre l'axe (10) et le faisceau de mesure (6). (p) est fourni par le capteur angulaire vertical du dispositif mécanique. Ou par l'angle (P) du compas de relèvement après la phase d'auto étalonnage. 30 (a) est l'angle variable entre la normale au plan (PL) et le plan formé par le faisceau (6) et l'axe (10). Cet angle correspond à l'incidence (i) horizontal. On se place ici dans des mouvements sans sortie du plan (PL), le dispositif support (5) restant fixe dans l'environnement. 35 Dans un premier temps il est possible d'établir les situations particulières : - 17 - La disposition mécanique du dispositif fixe un écart angulaire constant entre Le faisceau (6) et l'axe de rotation (9) du dispositif. Si le faisceau Pointe sur le plan (z - 0 représente la hauteur du support mécanique si le plan parcouru est le plan support. 20 Si FS 0>? ou i>0>n une variation de l'angle a produit une courbe sur le plan PL formée par l'intersection de ce plan PL avec le 25 Cône de révolution de sommet S, d'axe (10) et dont la droite génératrice forme un angle p avec l'axe (10). Dans un repère orthonormé (S, i, j, k), l'équation du cône de révolution d'axe (10) et de sommet S est donnée par: x2 +y2 = z2(tana)2 L'intersection du cône de révolution avec le plan PL donne un 30 système d'équation de la forme : f x2 + y2 = z2(tan a)2 (ax+by+cz+d=0 La trajectoire décrite sur le plan est donc une fonction conique définie dans un repère local au plan PL obtenu par une rotation et une translation du repère d'origine. 5 2960302 - 18 - Suivant chaque situation relative du plan PL et du dispositif on obtiendra par variation de l'angle a des équations de trajectoire qui seront : Une ellipse si 0>8>1-l' et p 8>n- et p> n-8 X2 Y2 X2 Y2 +-=1 - - =-1 a2 b2 ou a2 b2 (2419) Une Parabole si 0>8>2 - et p= 8 Une Hyperbole si 0>8> et p> 8 X2 Y2 X2 Y2 + - =1 - , -- +~ = -1 a b2 X2 Y2 X2 Y2 _aa +b2 =+1, -b2 =_1 a (242) t - e p 2 Une Droite si 0>8>- 2 Un point si 0>8> et p=it Pour obtenir l'équation moyenne de trajectoire sur le plan à partir de points consécutifs, il faut établir les paramètres 15 stables dans la phase d'auto étalonnage. Cette phase va permettre d'établir la position du dispositif dans l'environnement et établir l'origine du repère de mesure. Il nous faut donc Trois plans et la distance entre le plan d'appui au sol et le centre de rotation du dispositif (S). 20 La cohérence des mesures dans le temps, synchronisation Lorsqu'un dispositif de mesure en mouvement le problème principal qui se pose est la synchronisation des mesures d'angle et de distance. Les capteurs d'angle offres de bonnes performances en 25 terme de fréquence et ont des temps de réponse très courts, les télémètres en lecture continues produisent en revanche des mesures dont le temps de réponse varie selon le nombre 2960302 - 19 - d'échantillon, et le temps de vol de chaque échantillon variable selon la distance mesurée. Autrement dit, a moins d'utiliser un télémètre à haute fréquence de mesure, il est difficile de définir à quel moment précis une 5 mesure de distance a été effectuée. Le procédé d'échantillonnage sous contexte permet d'établir pour chaque mesure une correction de synchronisation par interpolation en fonction de la trajectoire en cours et la vitesse instantanée de plusieurs mesures. 10 Dialogue Le procédé proposé permet d'établir un dialogue entre le dispositif de mesure et l'opérateur permettant de disposer et d'exploiter pendant la mesure de toutes les estimations et décisions humaine qui tendent à simplifier la schématique du résultat. De telle sorte que les écarts entre la réalité, les mesures, et la représentation escomptée restent dans l'épaisseur du trait. Exposé de l vent ion Le procédé objet de l'invention vise à apporter des solutions aux problèmes précédemment exposés en proposant un dispositif permettant de relever rapidement les mesures d'un environnement géométrique par acquisition, à partir d'un point fixe, de l'équation du plan moyen parcouru par le faisceau visible d'un dispositif de mesure sans contact lors d'un mouvement contrôlé par l'opérateur dans une zone représentative qu'il aura choisie. Le procédé dispose d'un moyen d'auto étalonnage et d'un moyen d'auto évaluation de sa propre position dans l'environnement relevé qui permet d'établir rapidement une repère d'origine des mesures et simplifie les changements de station, permettant à l'opérateur de multiplier les stations de mesure et ainsi accroire la précision des relevés. Le procédé produit des résultats de mesure instantanés dans un format directement exploitable en affichage, en impression sous forme de coupe et projection ou dans un outil de CAO et ne nécessitant aucun dépouillement. 2960302 - 20 - Le procédé s'applique plus particulièrement aux relevés de constructions humaines et respecte la méthode de mesure par cheminement et de chainage des résultats d'une station fixe de mesure vers la suivante. Chaque station étant choisie par 5 l'opérateur. Le procédé utilise un dispositif de mesure sans contact (1) à faisceau étroit et visible qui peut être un télémètre Laser, utilisé en mode de mesure directe (sans cible) continue et produisant un flux de mesure à un rythme d'au moins 10 mesures 10 par seconde. La méthode La méthode proposée est fondé sur une méthode intermédiaire entre celle pratiquée par les géomètres (qui relève des points, associés au contexte, en nombre limité et celle d'un scanner 15 d'espace qui relève tous les points du contexte sans les différencier. Ces deux procédés sont basés sur une relève de points. Contrairement a ces deux méthodes, le procédé proposé, objet de l'invention, consiste à relever les paramètres de l'équation 20 géométrique du plan parcourue pendant un mouvement selon une trajectoire de forme connue du dispositif de mesure contrôlé par l'opérateur. Cette disposition présente l'avantage de lisser naturellement les résultats de mesures selon la zone parcourue et la vitesse du 25 mouvement, définie par l'opérateur, lissage habituellement réalisé dans la phase de dépouillement des relevés. Un autre avantage est de produire un flux de mesure compressé qui occupe un espace mémoire de taille réduite proportionnelle au nombre de plan et indépendant du nombre de point de mesure. 30 Elle permet à l'opérateur de régler la vitesse de mesure pour augmenter la précision des relevés sur une zone étroite ou éloignée, ou au contraire lisser par un mouvement plus rapide une zone dont la planéité n'est pas parfaite. La gestion des vitesses et des accélérations angulaires selon des 35 limites biométriques standard permet également d'introduire une détection des incidents de mesure, (choc, sorties de plan) et aussi d'anticiper plus finement une estimation des mesures avenir selon la trajectoire en cours. 2960302 - 21 - Description Figure 1 Le dispositif de mesure sans contact(1) est articulé selon deux degrés de libertés permettant une rotation de 0 à 360° autour de l'axe vertical (10) et une rotation autour de l'axe (9) 5 perpendiculaire au faisceau de mesure (6) et selon un débattement de -90° à + 90° du plan horizontal. Le centre de rotation (PtRef) est le point de référence d'une station de mesure est l'intersection des deux axes de rotation (9) et (10) et de l'axe du faisceau de mesure (6). 10 Le centre de rotation (Ptref) est rendu temporairement solidaire de l'objet à relever par l'intermédiaire d'un ensemble support mécanique (5) permettant d'établir temporairement une liaison stable avec l'environnement à relever. Le Support et son dispositif d'appui mural (100) permettent 15 d'établir rapidement et simplement une position d'appui stable du dispositif et un point d'origine fixe des mesures dans l'environnement à relever. L'ensemble support est constitué d'un appui au sol (3) dont la taille est ajustable qui peut être un bipied de double appui au 20 sol et un dispositif d'appui mural(100) permettant d'établir les orientations de deux surfaces verticales distinctes et d'établir le point d'intersection des trois plans moyens formés par le sol et les deux plans d'appui. Ce Point d'intersection constitue la base du repérage l'origine des mesures. 25 Selon les figures (3-1) et (3-2) de l'ensemble (100) Le dispositif d'appui mural est constitué d'un châssis mécanique rigide (101) formés par deux branches (101g, 101d) formant un V dont l'angle peut être réglable et fixées sur une base (103) servant de socle (5) a l'ensemble de mesure (30) et au bipied (3) 30 servant d'appui au sol. Le centre du support (Cs) est aligné sur l'axe vertical (10) du dispositif de mesure. Chaque branche (101) dispose en son autre extrémité d'un axe (108) assurant la rotation sur 180 degrés d'un patin d'appui mural (102) le dit patin disposant d'une surface d'appui plane 35 et antidérapante, et d'un capteur électromécanique d'appui (105) détectant le contact du patin (102) avec la surface d'appui. Une liaison mécanique (104, 107) pouvant être un ensemble d'engrenages ou de courroies permet d'assurer la transmission des mouvements de rotation sur l'axe (108) d'un patin vers l'autre 40 patin en sens opposé, assurant ainsi la symétrie des rotations - 22 - entre les deux patins 102g et 102d. Une rotation du patin 102d en sens positif entraine la rotation du patin 102g du même angle en sens négatif, de tel sorte que l'arrête formée par l'intersection (I) des deux surfaces d'appui croise toujours l'axe de symétrie horizontal (CsI) du dispositif d'appui (100). L'une au moins des deux branches 101 dispose d'un capteur angulaire (106) permettant d'établir la valeur de l'angle (AM) formé par les deux patins. A chaque valeur d'angle (s) le dispositif de traitement peut calculer l'écart angulaire entre les deux surfaces (AM=g(s) et la distance (DCsI) entre le Centre du support (Cs) et l'intersection (I). le maintient en contact avec les deux surfaces d'appui permet aussi de maintenir le centre Cs dans le plan médian moyen des deux surfaces d'appui. La position particulière S=90° correspond à un appui sur un seul plan d'appui vertical, bien que moins stable, peut être exploitée pour établir l'orientation de ce plan d'appui sans établir de point d'intersection (I). La fonction de calcul (f) de la distance DCsI est fonction du rayon r de rotation des patins, de l'entraxe (EA) et de la distance (CsA) ces deux dernières grandeurs pouvant être réglables mécaniquement. tan((2) - S) DCsI = f(S) = CsA + EA 2 + r sec«-) - S) avec AM=2n-2S L'étalonnage du dispositif d'appui mural (100) peut être réalisé 25 grâce une simple équerre. En l'absence de surface d'appui verticale accessible l'ensemble support pourra être configuré en triple appui au sol (trépied ). Dans cette position, la relève de deux plans verticaux distincts connus sera nécessaire pour établir la position du point de 30 référence des mesures. Le dispositif support (5) sera facilement déplaçable et facilement réglable. 2960302 - 23 - Ensemble de Mesure L'ensemble support constitue une base stable à l'ensemble de mesure (30) comprenant un support mécanique (40) articulé selon 2 degrés de liberté et comprenant au moins un capteur angulaire des 5 mouvements selon l'axe vertical (10). Le support mécanique articulé (40) maintient la tête de mesure dans les mouvements de rotation autour du point de référence (PtRef) intersection des deux axes de rotation. Le passage de L'axe du faisceau de mesure (6) par ce point est également assuré par le support mécanique 10 articulé (40). Tete de mesure Le dispositif de mesure de distances sans contact (1) est un télémètre laser programmables à faisceau laser visible et étroit, piloté par l'ensemble de traitement(4). 15 Le dispositif de mesure sans contacte (1) est surmonté et mécaniquement solidaire d'un dispositif de positionnement et de contrôle (2) constitué d'un compas de relèvement électronique produisant en continu a une fréquence de l'ordre de 10 à 50 fois par seconde l'azimut (A) et le gisement (P) ainsi que l'angle (R) 20 de Roulis du dispositif de mesure autour de l'axe (6) du faisceau de mesure. Le dispositif de positionnement pourra être avantageusement complété par au moins un capteur angulaire électromécanique donnant la valeur des variations d'angle selon l'axe (10) avec une plus grande précision notamment dans les environnements magnétiques perturbés. Les flux de mesures et de commande en provenance des capteurs (1,2,40,105,106,25) sont reçus par l'organe de traitement (4) assurant les fonctions de synchronisation selon une base de temps précise et réalise la surveillance des mouvements et des trajectoires et les calculs de l'équation du plan moyen parcouru (22), qui est transmise cycliquement à faible fréquence 2 a 3 fois par seconde, vers le dispositif d'affichage et de dialogue 25 Le fonctionnement du dispositif est organisé selon plusieurs 35 phases distinctes correspondant aux différentes étapes et situations du relevé par cheminement. La phase mise en station La phase de mise en station est la phase de mise en position du dispositif pour pouvoir établir des mesures, la première mise en 40 station revêt un caractère particulier puisqu'elle permet 2960302 - 24 - d'établir le point d'origine (PtRefl) de repérage de toutes les mesures d'une campagne. Durant cette phase la tête de mesure est en position neutre (dans le plan horizontal et dans l'axe du dispositif d'appui mural (100). Le dispositif de traitement (4) 5 établit grâce aux capteurs (105) d'appui du support d'appui mural que le dispositif est en position stable et peut vérifier la mise à niveau par lecture grâce aux capteurs de gravité (P) et (R). Un dialogue de mise en station (20,25) permet à l'opérateur (20) de corriger l'aplomb du support de mesure (5). La valeur du capteur 10 angulaire (106) du dispositif d'appui mural est lue pour établir l'orientation relative des deux plans d'appui et l'orientation angulaire absolue de la médiatrice de cet angle est obtenue par différence entre la lecture de l'angle Azimut (A) du capteur magnétique du compas de relèvement et la lecture de du capteur 15 d'angle horizontal mécanique (40) entre l'axe (9) et l'axe (CsI) du support d'appui mural (100). S'il s'agit de la première station de mesure ou si les réglages mécaniques (3) ont été modifiés en hauteur, l'opérateur est invité à établir la hauteur de référence du dispositif par une 20 relève du plan moyen Horizontal bas (le sol). S'il ne s'agit pas de la première station de mesure, Le dispositif de traitement (4) recherche dans la liste des intersections des plans déjà relevés les couples de plans dont les orientations absolues et relatives sont similaires , s'il en 25 existe plusieurs, l'opérateur (20) est invité à choisir la nouvelle position du dispositif par une sélection dans la liste des intersections similaires. Si une seule intersection est trouvée, une confirmation est demandée à l'opérateur, si aucune intersection n'est trouvée, l'opérateur est invité à renouveler 30 la relève de 2 plans de repérage déjà relevé à partir d'une station précédente. Lorsque la nouvelle station du dispositif est établie par rapport à la station précédente, le dispositif calcul le nouveau vecteur de déplacement dans le repère initial de référence. Il calcul aussi l'écart angulaire éventuel du nord magnétique entre la nouvelle position et l'orientation Nord mesuré dans la première Station. Un environnement construit peut en effet contenir des éléments métalliques (Poutrelles, Meubles, Machines) qui dévient les lignes de champ magnétique terrestre. Cette déviation peut atteindre plusieurs degrés mais reste stable dans le temps et propre à chaque station de mesure, si l'environnement métallique reste stable. Cette disposition permet d'exploiter le capteur - 25 - angulaire magnétique à quelques degrés près pendant la phase de mise en station, puis à la précision du capteur d'angle (de l'ordre de 0,10) dès que le dispositif est en station fixe. Des que la phase de mise en station est validée par l'opérateur, 5 le dispositif passe en phase de relève du premier plan. Principe de base du relevé en mouvement Le Procédé consiste a relever les mesures quand un mouvement est appliqué au dispositif par l'opérateur. Le dit mouvement étant une rotation autour du point fixe de référence, et contrôlé 10 manuellement par l'opérateur. Ce mouvement de rotation a pour effet un déplacement du reflet du point de mesure (Pm) sur le plan visé. L'opérateur dispose donc d'un moyen de traçage sur le plan, il pourra choisir le sens et la vitesse de balayage et les zones les 15 plus représentatives de la mesure à effectuer. Un ensemble de balayages dans la zone située autour du point (PMm) permettront d'enrichir la précision de DMm, les mesures éloignées de PMm servent à établir les orientations du plan. L'opérateur choisi, les zones caractéristiques du plan à 20 parcourir et détermine à sa convenance la vitesse de parcours et le nombre de passage. Il contrôle la trajectoire du point de mesure (Pm) sur le plan grâce au reflet du point de mesure sur le plan ou par tout autre moyen de visée optique ou vidéo, il pourra ainsi éviter les obstacles à la mesure et les zones non 25 représentatives. Pendant la durée du mouvement chaque nouvelle collecte de mesures élémentaires d'angle et de distance est datée et synchronisée et converties en valeurs différentielles pour sauvegarder la précision des grandeurs mesurées d'un échantillon au suivant. 30 Le procédé tiens à jour par calcul récursif les paramètres de l'équation du plan moyen parcouru et de la courbe de trajectoire du point de mesure dans un repère local au plan lui-même. Chaque nouvelle mesure consolide l'équation moyenne, en tenant compte de l'angle d'incidence (i) du faisceau (6) par rapport au Plan. Les 35 mesures à faible incidence pesant plus sur la distance du plan au point de Référence PtRef, Les mesures à forte incidence pesant plus sur l'orientation du plan parcouru. 2960302 - 26 - La valeur des paramètres de l'équation voit sa précision augmenter au fil du temps, sans que la quantité d'information manipulée ne change jusqu'au passage vers le plan suivant ou l'arrêt du mouvement. Il est alors possible de représenter le plan moyen dans un repère absolu attaché au point de référence de station (PtRef) Pour offrir à l'opérateur un suivi visuel de l'état de la mesure, Le procédé pourra avantageusement assurer un rafraichissement à faible fréquence d'une représentation en projection de l'équation du plan en cours, transmise avec ou sans fil vers un dispositif d'affichage (25). La Phase de relève de plan Pendant la phase de relève de plan, le dispositif de traitement (4) surveille cycliquement l'état des capteurs d'appui (105) pour détecter les déplacements ou les mouvements accidentels (bougés) du support mécanique qui seront signalés par une alerte sonore et un dialogue avec l'opérateur pour confirmer un déplacement volontaire. Tant que le support du dispositif reste fixe la surveillance cyclique des capteurs angulaires et de distance permet d'établir l'état des mouvements du dispositif : Analyse des mouvements Si au moins un des deux angle p et a varie le dispositif de traitement calcule la vitesse angulaire et surveille le dépassement de la vitesse angulaire maximum. Il calcule l'écart au plan en cours et surveille l'écart limite pour détecter les sorties du plan en cours. Si l'angle p varie et a reste inchangé et la distance Dm varie, Le dispositif est en déplacement selon l'axe (9) et la trajectoire du point de mesure est une droite da(p) le dispositif passe en phase de relève d'équation de droite Si l'angle a varie et p reste inchangé, le dispositif est en déplacement selon l'axe (10) - Si la distance Dm varie, la trajectoire du point de mesure est une conique Cp(a) le dispositif passe en phase de relève d'équation de conique : 2960302 - 27 - - Si p=2 et 0=0 la trajectoire du point de mesure est une droite horizontale et le plan mesuré est vertical. - Selon les valeurs relatives de 0 et p, on peut 5 établir l'équation d'une Hyperbole (101 Ipl+/-n). - Si la distance Dm ne varie pas, la trajectoire du point de mesure est un cercle (conique dégénérée) Cp(cc) le dispositif 10 passe en phase de relève d'équation de cercle. C'est le cas d'un plan horizontal perpendiculaire à l'axe (10) du dispositif. Durant les phases de dialogue avec l'opérateur l'analyse des mouvements servira de pointeur simple pour transmettre des ordres 15 au dispositif, par exemple un aller retour vertical pour « OUI » et un aller retour horizontal pour « NON ». Calcul d'équation moyenne plan Le calcul d'équation est activé à chaque nouveau cycle de mesure, et comporte différents traitement suivant les résultats 20 antérieurs et les dernières informations acquises. Si une équation du plan moyen en cours valide existe déjà, le dispositif recalcule l'écart au plan moyen, l'écart à la trajectoire moyenne en cours, et l'angle d'incidence (i) de mesure. Si les écarts maximum sont respectés, le dispositif 25 recalcule les nouveaux paramètres moyens de l'équation en fonction de l'incidence (i) et des nouvelles valeurs de mesure. Les limites angulaires de la zone parcourue sont tenues à jour. Si l'équation du plan moyen en cours n'existe pas encore (cas des premières mesures, ou dans le cas d'une trajectoire droite) le 30 dispositif recalcule l'écart à la trajectoire moyenne en cours, et l'angle d'incidence (i) de mesure. Si les écarts maximums sont respectés, le dispositif recalcule les nouveaux paramètres moyens de l'équation de trajectoire en fonction de l'incidence (i) et des nouvelles valeurs de mesure. Les limites angulaires de 35 la zone parcourue sont tenues à jour. On notera que si la trajectoire horizontale est une droite ou une branche d'hyperbole d'excentricité faible (proche d'une droite) la précision d'orientation verticale du plan sera insuffisante et l'opérateur sera invité par un message 2960302 - 28 - d'information à compléter l'équation moyenne par un mouvement vertical significatif de l'angle p. Un mouvement vertical ne produit pas de calcul d'équation de plan moyen s'il n'est pas précédé d'au moins un relevé par un 5 mouvement dans le sens horizontal. Le dispositif pourra être configuré dans un mode simplifié utilisable si tous les plans sont strictement verticaux ou horizontaux, ce mode dispensera l'opérateur d'effectuer les mouvements verticaux. 10 Le dispositif pourra traiter en mode point par point sans équation de trajectoire, les mouvements en diagonal sur variation des deux angles p et a. Pendant la phase de mesure, Le dispositif de traitement (4) assure les fonctions de calcul et de contrôle suivantes : 15 - Acquisition et synchronisation des mesures Dm et des positions angle (A) angle (P) - Recalcule de l'équation du plan moyen en cours en fonction de l'angle d'incidence (i) et enregistrements des limites de la zone parcourue. 20 - Calcul et gestion des mouvements du dispositif et gestion de dépassement d'une vitesse limite permettant de suspendre les acquisitions pour passer (masquer) un obstacle ou changer de plan. - Détection des sorties de plan, signalement par alerte 25 sonore, affichage et recalcule les intersections de tous les plans déjà enregistrés. - Détection de retour dans un plan déjà enregistré. - Détection des mouvements volontaires ou accidentels du support mécanique(5). 30 - Gestion de la procédure d'auto étalonnage du dispositif après son déplacement vers une nouvelle station de mesure. - Rafraichissement cyclique des équations vers le dispositif d'affichage (25) - Réception et traitement des commandes de l'opérateur en 35 provenance du dispositif d'affichage et de contrôle (25) (Rec, Pause, changement de mode, saisie de détail, saisie des ouvertures (19) ...) 2960302 - 29 - Dialogue et affichage (25) Le dispositif de Contrôle et d'affichage (25) qui peut être un simple téléphone portable ou un mini ordinateur autonome disposant d'une liaison bas débit sans fil (type Bluetooth) et 5 d'un dispositif d'affichage et de saisie .I1 assure la réception et l'enregistrement des paramètres équations de plans relevés et les limites des tracés ainsi que les points d'intersections avec les plans voisins, et l'organisation des données dans un format de représentation vectorielle standard exploitable dans un 10 logiciel de CAO. Le dispositif de Contrôle et d'affichage (25) pourra également géo-localiser la campagne de mesure s'il dispose d'un capteur GPS. Les calculs du p ao Moyen en géométrie statique mode point 15 Il s'agit d'établir le calcul d'un plan moyen par 3 points distincts non alignés dans le cas ou la trajectoire n'est pas conique non dégénérée (cas d'une droite ou d'une trajectoire quelconque). Il s'agit d'établir le Point PMm moyen du plan. Conversion des coordonnées polaires en coordonnées cartésiennes 20 D est la distance mesurée P est le gisement A est l'angle azimut D Pour établir l'équation de tout point M A du plan P il faut P DM définir le Point MM AM projection orthogonale du point PtRef PM 25 sur le plan P tel que le vecteur MMM E P DM = D * cos(A - AM) * cos(P - PM) 7D1 D2 D3 Soient Trois Points M1 Al ; M2 A2 ;M3 A3 du plan P on peut P1 P2 P3 établir le système d'équation D1 * cos(A1 - AM) * cos(P1 - PM) = DM D2 * cos(A2 - AM) * cos(P2 - PM) = DM D3 * cos(A3 - AM) * cos(P3 - PM) = DM 2960302 - 30 - D1 * (cos(Al)cos(AM) + sin(Al)sin(AM)) * (cos(P1)cos(PM) + sin(Pl)sin(PM)) = DM D2 * (cos(A2)cos(AM) + sin(A2)sin(AM)) * (cos(P2)cos(PM) + sin(P2)sin(PM)) = DM D3 * (cos(A3)cos(AM) + sin(A3)sin(AM)) * (cos(P3)cos(PM) + sin(P3)sin(PM)) = DM Si Al* A2 (on exclut ici un mouvement vertical) On peut calculer Dp1 et Dp2 et DpM les distances projetées sur le plan horizontal qui vérifient : Dl) *cos P )=D Dp1 * cos(A1 - AM) = DpM Dp2 * cos(A2 - AM) = DpM La variation sur l'azimut permet de calculer AM Dp2* (cos(A2)cos(AM) + sin(A2)sin(AM)) = Dp1 * (cos(A1)cos(AM) + sin(A1)sin(AM)) - Dplcos(A1)cos(AM) -Dplsin(A1)sin(AM) +Dp2cos(A2)cos(AM)+Dp2 sin(A2)sin(AM) = 0 - Dp1 cos Al cos AM -Dp1sin Al sinAM +Dp2cosA2 cosAM+Dp2 sin A2 sinAM = 0 Dp1sin Al sinAM Dp2 sin A2 sinAM _ - Dp1 cos A1- cos A + Dp2cosA2 + cosA 0 M M sinAM Dp1 cos Al - Dp2 cos A2 =taiAm:=- cosAM Dp2 sin A2 - DplsinA1 Dp1 cos Al - Dp2 cos A2) C sin A D sinA I D p2 2 - p1 1 5 Puis calculer DpM = Dp1 * cos(A1 - AM) AMetDpM Définissent la projection de pM sur le plan horizontal On peut donc établir le point milieu projeté Moyen sur i valeurs à chaque nouvelle variation de l'angle A AMmoyenn r,=oAMi = AMnloyenn_1 + AMmoyenn-1 - AMn = n n o DpMI DpMmoyenn-1 - DpMn DpMmoyenn = = DpMmoyenn_1 + n n On peut introduire ici les filtres permettant d'établir la 10 qualité des mesures et notamment un filtre d'incidence fonction de l'écart entre AMnetAn qui n'est autre que la valeur en projection sur le plan horizontale de l'angle d'incidence (i) AM=tan_1 2960302 - 31 - Le filtre d'incidence horizontal aura pour effet d'accorder un poids plus important dans la moyenne de A si l'incidence est élevée et inversement. Une mesure avec un angle (i) faible aura pour effet d'accorder 5 un poids plus important dans la moyenne de Dp si l'incidence est faible et inversement. Puis Dp * cos (Pm) = Dm Dplsin(A1)sin(AM) Dplcos((A1)) + -Dp2cos(A2)cos(AM)-Dp2 sin(A2)sin(AM) = 0 cos(AM) (D1 * cos(A1)cos(AM) + D1 * sin(A1)sin(AM)) * (cos(P1)cos(PM) + sin(P1)sin(PM)) -D2 * (cos(A2)cos(AM) + sin(A2)sin(AM)) * (cos(P2)cos(PM) + sin(P2)sin(PM)) = 0 Conversion vers les coordonnées cartésienne X = Dm sin (P) cos (A) Y= Dm sin (P) sin (A) Z = Dm cos(P) 'CZA S3 y_ 10 Fa, b2 + a Il existe PMm b tel que d(S,PMm) =Va2+b2+c2 c a2+b2+c2+d=0 d = -(a2 + b2 + c2) Dans le repère orthonormé d'origine (PtRef) L'équation du plan parcourue s'écrit : aX + bY + cZ +d=0 15 si le point origine du repère est PtRef alors il existe un point unique PMm tel que le vecteur PtRef,PMm est normal au plan - 32 - Les coordonnées de PMm sont (a,b,c) et dPm la distance PtRef,PMm est égale à Vat + b2 + c2 qui est aussi l'inverse de d dans l'équation saxo+byo+czo+dl Va2 + b2 + c2 Ou xo,yo,zo sont les coordonnées de l'origine PtRef =(0,0,0) Idi = dPM * .Ja2 + b2 + c2 a2+b2+c2 Le plan moyen est donc complètement défini par ce Point PMm unique de coordonnées (a,b,c) PMm est aussi la projection orthogonale de PtRef sur le plan, et le point du plan le plus proche de PtRef. Tous les points M(X,Y,Z)du plan vérifient le système d'équation 10 Dm(a cos (P) cos (A)+ b cos (P) sin (A)+ c Sin(P)) =Va2+b2+c2 X=Dm cos (P) cos (A) Y= Dm cos (P) sin (A) Z= Dm Sin(P) X Y Z cos(P) cos(A) + cos(P) sin(A) + sin(P) - 3Dm = 0 X sin(P) sin(A) + Y sin(P) cos(A) + Z cos(P) cos(A) sin(A) - 3Dm sin( P) cos( P) cos(A) sin(A) = 0 X sin( P) sin(A) + Y sin( P) cos(A) + Z cos( P) cos(A) sin(A) - 3Dm sin( P) cos( P) cos(A) sin(A) = 0 On notera ici qu'il faut au moins 3 points distincts et non 15 alignés pour trouver les trois valeurs a,b et c. L'équation d'un plan incliné quelconque ne pourra donc être établie que si le mouvement de mesure dans le plan a pris deux trajectoires différentes. dPM = 2960302 - 33 - En géometrie dynamique calcul conique Pour établir une reconnaissance de l'équation du plan parcouru 5 lorsque le faisceau de mesure du dispositif se déplace sur le plan, il faut établir la forme de la courbe formée par l'ensemble des points mesurés dans ce plan. Si on limite le mouvement à une variation d'un seul des angles, A par exemple, l'angle P restant inchangé, on constate que la 10 courbe décrite sur le plan est une conique. Selon Apollonius de Perga (190 av. J.-C.), une conique est un ensemble de courbes obtenue par l'intersection d'un plan de section et un cône de révolution de sommet S d'axe Sz et dont la droite génératrice forme un angle p avec l'axe Sz. 15 L'équation du cône de révolution est : x2 + y2 = z2(tan p)2 Remarque le cas p=-'t2 est définit par une droite d'intersection d'un disque (cône plat) avec le plan parcouru, c'est ce cas particulier qui est utilisé par les géomètres lorsque le recul est suffisant. 20 L'intersection du cône de révolution avec le plan PL donne un système d'équation de la forme : x2 + y2 = z2 (tan p)2 ~ax+by+cz+d=0 La trajectoire décrite sur le plan est donc une fonction conique définie dans un repère local au plan PL obtenu par une rotation et une translation du repère d'origine. 25 L'équation de plan moyen peut être établie en théorie a partir de 3 points consécutifs, mais pour être certain d'obtenir des variation suffisantes, le dispositif de calcul portera sur des mesures les plus éloignées de la courbe. 30 Pour pouvoir déclencher le calcul en exploitant le suivi de trajectoire droite ou conique, on choisira différencier les mouvements selon une variation de l'angle A ou selon des variations de l'angle P. 2960302 - 34 - Cette disposition particulière permet de manipuler des grandeurs dont la précision est stable et qui ne souffre d'aucun risque de débordement. A chaque nouvelle mesure il devient possible d'établir une 5 équation moyenne du plan dont la précision augmente avec le nombre de mesure. Le procédé permet également de surveiller les variances de a' v(a') et b' V(b') ces variances reflètent, l'état de surface et de planéité de l'objet mesuré dans le cas ou il n'est pas parfaitement plan. Brève description des dessins Figure 1 : Vue d'ensemble du dispositif de mesure en perspective. Figure 2-1 : Vue en perspective de la géométrie en 3 dimensions 15 d'une prise de mesure statique sur un plan vertical. Figure 2-2d : Vue de face des trajectoires possibles sur un plan formant un angle e quelconque avec l'axe (10) du dispositif. Figure 2-2g : Vue en coupe du plan perpendiculaire au plan PL passant par le sommet (S) du dispositif. Permet de visualiser 20 l'angle p et le Faisceau (6) au passage par le plan de coupe QQ'. Figure 3-1 : Vue de détail écorchée en perspective de l'ensemble mécanique d'appui mural (100) en position sur une intersection ouverte, l'absence de capot laisse apparaitre les éléments de liaison et de transmission entre les deux patins d'appui 102d et 25 102g Figure 3-2 : Vue de détail en perspective de la géométrie de l'ensemble mécanique d'appui mural (100) en position sur une intersection fermée. Figure 4-1 : Vue de détail en en perspective des trajectoires 30 possibles de mesure permettant la relève des équations des plans moyens PLI et PL8 à partir de la station 1. Figure 4-2 : Vue de dessus orientée Nord d'un cheminement possible pour obtenir un relevé des plans PLI à PL14. Figure 5 (Figure de l'abrégé) : Vue d'ensemble en perspective du 35 dispositif de mesure en situation dans un environnement à relever. - 35 - Description d" moins un mode de réalisation de l'invention Le procédé utilise un télémètre Laser programmable, en répétition continue de mesure a fréquence moyenne (10 à 50 Hz) produisant à chaque mesure la distance entre le point de référence et le plan avec une précision de l'ordre de +/-2mm. Un compas de relèvement électronique auto compensé est fixé sur le télémètre. Le compas de relèvement est composé d'une boussole électronique et d'un capteur de gravité (plomb électronique) électronique mesurant les écarts du dispositif par rapport à la verticale passant par le point de référence et le plan horizontal perpendiculaire et passant par le point de référence, il produit également une valeur d'angle de Roulis (rotation autour de l'axe du faisceau de mesure (6) utilisé comme une nivelle l'ors de la mise en station. Tout comme un compas de relèvement mécanique qui permet de mesurer un azimut (angle entre le Nord magnétique et l'orientation de l'appareil) indépendamment de la position du support, de sa position de gite ou de tangage, le compas de relèvement électronique fournit en répétition continue (fréquence (10 a 50 Hz) 3 valeurs d'angles données avec une précision de l'ordre du dixièmes de degré : Angle A Azimut compensé du dispositif (0 à 360 degrés) correspond à l'angle entre la direction nord mesurée au point de référence (PtRef) et la direction du faisceau de mesure (6) en projetés sur le plan horizontal. Angle P Piqué ou gisement du dispositif (-90 à + 90 degrés) angle formé par la direction du faisceau de mesure et sa projection sur 30 le plan horizontal Angle R de Roulis du dispositif (-90 à + 90 degrés) angle d'inclinaison du dispositif de mesure formé par la perpendiculaire à la direction du faisceau de mesure et sa projection sur le plan vertical passant par l'axe du faisceau de 35 mesure. Ces trois valeurs sont dites auto compensées car elles sont le résultat d'une projection des mesures dans un repère orthogonal 2960302 - 36 - (orienté)local et stable, donnés par la terre : gravité et Champ magnétique terrestre donne l'orientation. Pour augmenter la précision d'orientation notamment en environnement magnétique perturbé, le dispositif sera 5 avantageusement complété par un codeur angulaire absolu d'une précision de 8000 points par tour (soit 0,05°) dans l'axe de rotation vertical (10) du dispositif. L'ensemble des mesures sont relevées cycliquement par un micro 10 contrôleur de traitement (4) de signal (type DSP) disposant d'une base de temps rapide (environ 100 Mhz) et assurant plusieurs fonctions : - Acquisition et traitement des mesures en provenance du dispositif d'appui mural (100), du compas de relèvement 15 électronique, des capteurs angulaires et du télémètre. - Datation et resynchronisation par interpolation des mesures. > Gestion du cheminement et des mises en station du dispositif. - Calcul et enregistrement des informations géométriques 20 - Gestion des dialogues avec le dispositif d'affichage et de dialogue (25) par l'intermédiaire d'une liaison sans fil Bluetooth. Le dispositif d'affichage et de dialogue (25) est un téléphone 25 évolué (type PDA, ou Iphone), il assure les fonctions de : > Dialogue visuel et sonore avec l'opérateur. - Interface avec le dispositif de traitement (4) > Gestion de configuration (mode de mesure, paramétrage) - Affichage des résultats de mesure sous forme de schémas 30 simples - Marquage des points, zones et codifications particulières (ouvertures; mobiliers, équipements, réseaux...) à faire apparaitre sur la représentation numérique finale. - Saisie (en extérieur) d'un point de géo-localisation (GPS) 35 de la campagne de mesure. - Enregistrement du contexte géométrique et conversion vers un format CAO standard (type Dxf, dwg ou langage RUBY). 2960302 - 37 - Le Mode « arrête » permet d'afficher sur le dispositif de dialogue (25) les distances entre l'intersection des deux plans moyens d'appui et le plan moyen en cours de mesure. Ce mode 5 permet de reproduire la démarche de cheminement « le long du mur » utilisée avec un mètre à ruban, avec une précision accrue. Une vis de fixation standard (7) permet d'associé à un dispositif de prise de vues numérique (photo ou relevés thermiques) 10 déclenchées manuellement ou pilotées par le dispositif de mesure des que celui-ci vise le point milieu (PMm) de chaque Plan, les images numériques idéalement axées sur les normales aux plans pourront être associées par « plaquage » dans le fichier CAO de la représentation géométrique. 15 Analyse de l'état et de la vitesse des mouvements de chaque grandeur mesurée (A,P,R,D) pour obtenir (vA, vP, vR, vD)en fonction de la vitesse et la direction de déplacement. Les valeurs limite des vitesses et des accélérations des 20 mouvements angulaires donnés par l'opérateur sont établies selon des limites biométriques moyenne. L'opérateur agit sur le mode d'acquisition et sa précision : Si le dispositif est statique, le dispositif compose les coordonnées d'un point moyen statique du plan. 25 Si la vitesse dépasse une limite paramétrable fixe pendant un mouvement, les mesures de distances sont suspendues. Si la vitesse est dans la zone de contrôle, le calcul dynamique de plan moyen commence. Le calcul dynamique de plan moyen est constitué des phases suivantes . - Calcul de l'écart de distance et le plan moyen en cours pour détecter les changements de plan et isoler les obstacles ponctuels. - Calcul de des constantes de l'équation du plan parcouru, Calcul de l'angle d'incidence (i) angle formé par le 2960302 - 38 - faisceau de mesure et la droite normale au plan en cours passant par le point de référence. - Calcul de pondération de la mesure dans chaque constante en fonction de l'incidence(i) : Filtre d'incidence. o Si l'incidence est faible, (mesure laser idéale) la mesure sera utilisée pour composer la mesure d'écart minimum entre le plan et le point de référence o Si l'incidence est élevée, (mauvaise mesure laser) la mesure sera utilisée pour composer la mesure d'écart minimum entre le plan et le point de référence o Cette fonction de filtrage sera elle-même recalculée en fonction de la distance mesurée. 15 - Ajout des nouvelle constantes pondérées par aux Cumuls et calcul de la nouvelle moyenne des constantes de l'équation de plan moyen en cours de mesure. - Analyse et enregistrement des limites de la zone parcourue A chaque nouvelle mesure, la précision augmente, et la taille des 20 informations enregistrées reste constante, cette disposition produit un effet de compression des volumes de données manipulées. Le changement de plan est soit commandé par l'opérateur soit détecté automatiquement par le dispositif. 25 Le plan précèdent est validé et enregistré sous la forme d'un équation de plan et 4 points limites mesurés du plan (Le plus haut, le plus bas, le plus a droite et le plus à gauche) La mémorisation est organisée sous la forme de 4 valeurs numériques angulaires. 30 L'opération de relevé d'un plan est enregistrée et identifiée par environ 15 valeurs numériques soit environ une centaine d'octets. Des lors qu'il existe au moins 2 plans validés on calcul les points d'intersections et les points d'intersections s'ils se croisent, et les angles relatifs de chaque couples de plans. 35 Une fois les plans de l'enveloppe (murs) relevés et validés l'opérateur peut relever les détails les ouvertures, les obstacles_ en utilisent le dispositif comme un dispositif de 5 10 2960302 - 39 - pointage (type souris 3d). Il pourra également déclencher une prise de vue géo-positionnée (dans l'espace mesuré) de chaque plan et ou de chaque détail. 5 Pour changer de point de station l'opérateur procédera par cheminement (comme dans la méthode des géomètres), il choisira un nouveau point de référence (station) duquel il pourra ressaisir trois plans déjà validés permettant un calcul automatique de l'équation du vecteur de déplacement entre l'ancien et le nouveau 10 point de référence. Cette opération de changement de station rapide rendue possible par le repère Absolu Nord, permet de multiplier les stations de mesure pour préciser les relevés sans dégrader la qualité et sans augmenter le temps de mesure global. 15 Pendant toute la durée des mesures l'opérateur pourra s'il le souhaite, visualiser et contrôler l'état des résultats sous forme de représentation en 3 dimensions projetés, sur le dispositif d'affichage (25) disposant d'une liaison à bas débit (avec ou sans fil). 20 Exemple de Cheminement et déroulement d'une mesure Figure 44 et 4-2) (t-1) mise en station PtRefl, le dispositif est positionné en appui au sol et sur les 2 plans verticaux PLI et PL2. L'opérateur aligne l'axe (10) du support (5) sur l'axe vertical 25 selon les corrections affichées sur le dispositif d'affichage. Le dispositif d'appui (105,106) donne l'angle entre les deux plans PLI et PL2 et leur position orientée par rapport point PtRefl. (t0-tl) L'opérateur oriente le faisceau vers le sol (p faible) 30 Relève du plan d'appui horizontal bas (sol) par une variation de l'angle d'azimut A. la trajectoire du point de mesure est un cercle, l'équation moyenne du cercle est consolidée entre tO et tl, la hauteur du dispositif est établie (Ptrefl,PtrefPl). (tl-t2) l'opérateur inverse le mouvement sur la même trajectoire 2960302 - 40 - (t2-t3) l'opérateur fait varier l'angle p sans variation de a, la trajectoire est une droite qui consolide l'équation moyenne du plan du sol. (t3) l'organe de traitement (4) signal une sortie de plan. La 5 releve du plan PL3 commence. (t3-t4) l'équation de la trajectoire selon une droite verticale est constituée (sans que le plan soit défini). (t5-t5) l'opérateur fait varier a vers la gauche sans faire varier l'angle p, la trajectoire est une hyperbole, l'équation du 10 plan PL3 est calculée. (t5-t6) Saut de plan vers un nouveau plan (PL8) la nouvelle trajectoire est une hyperbole l'équation du plan PL8 est calculée. (t6-t7-t8) l'équation moyenne du plan PL8 est consolidée par les 15 mouvements verticaux. (t9) la sortie du plan PL8 est détectée et retour dans le plan PL3 est détectée. (t9-tlO) L'équation de PL3 est consolidée selon une trajectoire rectiligne. 20 (tlO) l'opérateur effectue un mouvement rapide Da>LaMax vers le plan PL4 pendant ce mouvement la mesure est suspendue. Les cotes entre les intersections des plans relevés PLI PL2,PL3,PL8 sont calculées cl-2 ;2-8 , c2-8 ;2-3, cl-2 ;2-3. A partir de cette position (PtRefl) l'opérateur peut relever les 25 plan PL4,PL5 et PL6 en revanche PL7 n'est pas visible. L'opérateur déplace le dispositif vers PtRef2 intersection des plans PL4 et PL5 connus. La position de Ptref2 est reconnue automatiquement et le vecteur de cheminement Ptrefl PtRef2 est calculé. 30 L'opérateur peut relever les plans visibles PL7 PL9 et aussi la partie de PL2 située a l'extérieur du bâtiment, visible par la fenêtre. L'opérateur peut ensuite cheminer vers PtRef3 intersection de PL8 et PL14 (PL14 inconnu), le dispositif d'appui propose de créer 2960302 - 41 - PL14, cette création est confirmée par la relève d'un plan déjà identifié (PL9 ou PL4 par exemple). La relève de PL12 est reconnue comme la face opposée de PLI, l'épaisseur de la cloison est établie. 5 REVENDICATIONS1) Dispositif de relevé rapide d'équations de plans moyens comportant un dispositif de mesure de distance sans contact émettant un faisceau étroit visible qui peut être un télémètre laser (1) articulé autour d'un point de rotation fixe (PtRef) et contrôlé par l'opérateur selon 2 degrés de liberté, caractérisé en ce qu'il est associé à un compas de relèvement électronique (2) qui établi cycliquement la position angulaire du dispositif de mesure (1) dans un repère absolu terrestre en utilisant au moins un capteur magnétique (13) et un capteur de gravité(14) et produisant un flux de mesures-positions datées et synchronisées permettant d'établir les relevés en position et en dimension des plans moyens composant un espace géométrique, et assurant le contrôle de position et d'orientation du dispositif dans la phase de mise en station. 2) Dispositif selon la revendication 1) caractérisé en ce que le compas de relèvement permet d'établir l'aplomb du dispositif au moment de la mise en station. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il dispose d'un moyen électromécanique d'appui mural (100) permettant d'établir de façon autonome sa propre position de référence (PtRef)fixe dans l'environnement géométrique à mesurer par acquisition instantanée du point d'intersection de 2 plans d'appui verticaux distincts non parallèles et d'un plan d'appui horizontal au sol, simplifiant les opérations de mise en station, d'étalonnage et de chainage des résultats de mesure après un changement de station du dispositif. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il dispose d'un moyen de surveillance des vitesses angulaires des mouvements donnés par l'opérateur, au dispositif de mesure (1). Cette surveillance permettant d'établir un flux de mesures en mouvement à partir d'un point fixe (PtRef) servant de base au calcul cyclique de l'équation du plan moyen parcouru par le faisceau de mesure. La surveillance des mouvements permet aussi de modifier le comportement du dispositif, et d'évaluer les intentions de l'opérateur. les mouvements du 2960302 - 43 - dispositif sont aussi utilisés comme dispositif de pointage pour permettre à l'opérateur de dialoguer avec le dispositif d'affichage et de dialogue (25). 5 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il dispose d'un processus cyclique continu d'acquisition des mesures en mouvement permettant de recalculer à chaque nouveau cycle de mesure l'équation du plan moyen parcouru en tenant compte du 10 contexte géométrique des mesures précédentes. Cette disposition permet de détecter automatiquement les sorties du plan en cours de mesure. 6) Dispositif selon les revendications 4) et 5) caractérisé en 15 ce que le résultat de calcul d'équation de plan moyen est obtenu par le calcul de l'équation d'une trajectoire conique lorsque le mouvement du dispositif est établi selon une variation de l'angle d'azimut (A) sans variation de (P). 20 7) Dispositif selon les revendications 5) ou 6) caractérisé en ce le mode de calcul d'équation de plan moyen tiens compte d'un facteur la qualité des mesures de distance fixé par l'angle d'incidence (i) du faisceau de mesure avec le plan mesuré et par la vitesse du point de mesure sur le plan. 25 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un processus de mémorisation et de gestion du contexte géométrique dans lequel les relevés de mesure obtenus cycliquement pendant le 30 mouvement sont organisés et mémorisé sous la forme d'un flux compressé d'équation de plan moyen dont la précision augmente à chaque nouveau cycle de mesure sans augmenter l'espace de mémorisation nécessaire, les équations de plan moyens modifiées sont envoyées cycliquement vers le 35 dispositif d'affichage et de dialogue (25).Cette disposition permettant de détecter automatiquement retours du faisceau dans un plan déjà relevé. 9) Dispositif selon les revendications 2) et 8) caractérisé en 40 ce qu'il dispose d'un moyen de reconnaissance des deux plans d'appui verticaux par leurs orientations s'ils sont déjà enregistrés dans le contexte géométrique. Cette disposition permettant d'automatiser les calculs de cheminement. 2960302 - 44 - l0)Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de liaison mécanique (7) avec un capteur supplémentaire pour associer aux relevés d'autres informations sous forme de 5 vues comme des photos, des vidéos ou des relevés thermiques. Cette association permet réaliser des prises de vue selon un axe perpendiculaire au plan parcouru.