INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le fait de rendre les deux axes orthogonaux permet d’avoir une « signature » (impact des dérives résiduelles sur la position fournie par la localisation) la plus différente possible entre les deux localisations associées aux deuxièmes cœurs inertiels 20.1, 20.2, ce qui maximise leur observabilité par le filtre de Kalman. À l’opposé, si les deux axes UMI sont alignés (tous les axes verticaux), les dérives des deux axes de rotation ont un effet identique sur la localisation et sont totalement inobservables (non séparables) en comparant les localisations entre elles.
Ceci permet donc aussi de révéler une défaillance éventuelle de l’un des deuxièmes cœurs inertiels et d’identifier le deuxième cœur inertiel défaillant.
On pourra prévoir que seule une partie des centrales inertielles comporte plusieurs deuxièmes cœurs inertiels par exemple dès l’origine ou en cas de défaillance d’un des deuxièmes cœurs inertiels. On peut prévoir également une redistribution des cœurs inertiels entre les centrales inertielles en fonction de la disponibilité de chacun des cœurs inertiels.
Selon le troisième mode de réalisation représenté à la , le système de navigation comprend comme précédemment : trois premiers cœurs inertiels 10.1, 10.2, 10.3 ; trois deuxièmes cœurs inertiels 20.1, 20.2, 20.3 montés chacun sur une table motorisée 30.1, 30.2, 30.3 ; une unité électronique de localisation 50.
Il diffère du premier mode de réalisation en ce que les trois premiers cœurs inertiels 10.1, 10.2, 10.3 et les trois deuxièmes cœurs inertiels 20.1, 20.2, 20.3 sont reliés à l’unité électronique de localisation 50 qui comprend un circuit électronique de traitement mettant en œuvre un filtre de Kalman recevant en entrée les données de position, vitesse, attitude de chacun des six cœurs inertiels pour englober les erreurs de ces six cœurs. Ce mode de réalisation est très précis mais gourmand en ressources de calcul.
Selon le quatrième mode de réalisation représenté à la , le système de navigation comprend comme précédemment : trois premiers cœurs inertiels ; trois deuxièmes cœurs inertiels montés chacun sur une table motorisée ; trois circuits électroniques de traitement ; une unité électronique de localisation reliée aux trois circuits électroniques de traitement.
Le quatrième mode de réalisation diffère du précédent en ce que les axes de rotation R1, R2, R3 sont dans le plan horizontal, ce qui est favorable à la précision des mesures mais empêche de réaliser une phase d’initialisation précise à quai.
Le fonctionnement du système de navigation selon le quatrième mode de réalisation est identique à celui du premier mode de réalisation.
Pour remédier à cet inconvénient, on peut monter au moins l’un des deuxièmes cœurs inertiels sur une table ayant deux axes de rotation dont l’un est sensiblement vertical.
Dans le cinquième mode de réalisation représenté à la , le système de navigation comprend seulement : deux premiers cœurs inertiels ; deux deuxièmes cœurs inertiels montés chacun sur une table motorisée ; deux circuits électroniques de traitement ; une unité électronique de localisation reliée aux deux circuits électroniques de traitement.
Les axes de rotation R1, R2 forment entre eux un angle de 90° dont la bissectrice est l’axe vertical Z du sous-marin S.
En particulier, le système de navigation peut avoir une structure différente de celle décrite.
Par exemple, l’unité électronique de navigation peut comprendre un autre moyen de calcul qu’un processeur. L’unité électronique de navigation peut comprendre un microcontrôleur ou circuit reconfigurable de type FPGA. L’unité électronique de navigation peut comprendre des modules de navigation déportés ou au contraire intégrés dans un même boîtier.
L’algorithme de Kalman peut comprendre un filtre unique ou plusieurs filtres.
Par cœur inertiel, on entend tout dispositif de mesure inertielle comprenant des capteurs linéaires et des capteurs angulaires agencés pour effectuer des mesures selon trois axes orthogonaux entre eux d’un repère de mesure. Le cœur inertiel peut comprendre des capteurs multiaxes et/ou des capteurs monoaxes, et peut aussi comprendre plus de trois capteurs linéaires et/ou plus de trois capteurs angulaires.
Par « sensiblement parallèle » on entend ici et tout au long de la description qui réalisent entre eux un angle très faible et en particulier inférieur à 10°, de préférence inférieur à 6°.
L’ensemble des segments 141, 142, 143, 144 présente une symétrie selon un premier axe ∆1 situé dans le premier plan et une symétrie selon un deuxième axe ∆2 également situé dans le premier plan, le deuxième axe ∆2 étant orthogonal au premier axe ∆1.
Dans cet exemple de réalisation particulier, les segments 141, 142, 143, 144 forment un contour fermé de forme rectangulaire. Une telle forme rectangulaire présente, par rapport à une forme carrée, pour avantage de pouvoir servir plus aisément de repère d’orientation et de permettre de distinguer par exemple une orientation selon une direction horizontale d’une orientation selon une direction verticale.
Les segments 141, 143 qui s’étendent dans une première direction parallèlement au premier axe ∆1 peuvent être prévus avec une largeur WS1 (dimension mesurée parallèlement au plan [O ;x ;y ] et en particulier à l’axe y du repère orthogonal [O ;x ;y ;z]) comprise par exemple entre 10 nanomètres et 2 µm. La largeur WS1 sera adaptée par l’homme du métier en fonction de la dimension minimale du nœud technologique pour la valeur minimale, et de la taille d’un faisceau de l’outil de scattérométrie divisée sensiblement par 20 pour la taille maximale. Les segments 142, 144 qui s’étendent dans une deuxième direction, orthogonalement à la première direction et parallèlement au deuxième axe ∆2 peuvent être prévus avec une largeur WS2 (dimension mesurée parallèlement au plan à l’axe y) qui peut être prévue différente de la largeur WS1 celle des segments 141, 143. La largeur WS2 est comprise par exemple entre 10 nm et 2 µm. La largeur WS2 sera adaptée par l’homme du métier en fonction de la dimension minimale du nœud technologique pour la valeur minimale, et de la taille d’un faisceau de l’outil de scattérométrie divisée sensiblement par 20 pour la taille maximale.
Lorsque le premier motif est prévu avec une largeur WS1 différente de la largeur WS2 il peut servir de détrompeur ou de repère d’orientation. C’est le cas par exemple sur la variante de réalisation illustrée sur la , où WS2 et WS1 sont prévus de sorte que WS2 > WS1.
Les segments 161, 162 du deuxième motif 16 sont quant à eux agencés parallèlement ou sensiblement parallèlement à un deuxième plan (plan situé au niveau N 2 et parallèle au plan [O ;x ;y] du repère orthogonal [O ;x ;y ;z] sur la ), avec au moins un premier segment 161 du deuxième ensemble orthogonal à un deuxième segment 162 du deuxième ensemble de segments. Le deuxième motif 16 présente également avantageusement une symétrie selon deux axes orthogonaux.
Un segment 161 du deuxième motif qui s’étend dans une première direction peut être prévu avec une largeur WS3 (dimension mesurée parallèlement à l’axe y du repère orthogonal [O ;x ;y ;z]) comprise par exemple entre 10 nanomètres et 2 µm. La largeur WS3 sera adaptée par l’homme du métier en fonction de la dimension minimale du nœud technologique pour la valeur minimale, et de la taille d’un faisceau de l’outil de scattérométrie divisée sensiblement par 20 pour la taille maximale.
Un segment 162 du deuxième motif 16 qui s’étend dans une deuxième direction orthogonale à la première direction peut être prévu avec une largeur WS4 éventuellement différente de celle (WS3) du segment 161 et comprise par exemple entre 10 nanomètres et 2 µm. La largeur WS4 sera adaptée par l’homme du métier en fonction de la dimension minimale du nœud technologique pour la valeur minimale, et de la taille d’un faisceau de l’outil de scattérométrie divisée sensiblement par 20 pour la taille maximale.
Lorsque le deuxième motif est prévu avec une largeur WS4 différente de la largeur WS3 il peut servir de détrompeur ou de repère d’orientation. C’est le cas par exemple pour la variante de réalisation particulière illustrée sur la et où l’on prévoit WS4> WS3.
Sur la , les segments 161, 162 du deuxième motif 16 se joignent en un point qui correspond au barycentre G2 du premier motif et forment ici une croix dont les branches sont orthogonales ou sensiblement orthogonales. Par « sensiblement orthogonales » on entend ici et tout au long de la description qui réalisent entre eux un angle de 90° ou très proche de 90° et en particulier entre 85° et 95°.
Le premier ensemble de segments 141, 142, 143, 144 formant le premier motif 14 et le deuxième ensemble de segments 161, 162 formant le deuxième motif 16 sont avantageusement répartis de sorte qu’un axe A’A orthogonal ou sensiblement orthogonal au substrat 2 et passant par le point G2, passe par un point central intérieur au contour du premier motif. Lorsque les niveaux sont parfaitement superposés avec un recouvrement (overlay) nul, le point central G1 correspond au barycentre du premier motif 14. Il est parfois souhaité que deux niveaux soient décalés d’une valeur connue. Dans ce cas, si cette valeur est bien respectée et constante, le paramètre d’overlay est également nul mais les barycentres ne sont pas alignés.
En ce qui concerne l’agencement matriciel et le pas ou période de répartition de cibles élémentaires 12, on peut prévoir à titre d’exemple dans une première direction, par exemple horizontale, un pas V-P1 de répétition du premier motif 14 compris par exemple entre 20 nm et 2 µm, et un pas V-P2 de répétition du deuxième motif 16 compris par exemple entre 20 nm et 2 µm. Le pas V-P1 de répétition du premier motif 14 et le pas V-P2 de répétition du deuxième motif 16 sont de préférence prévus égaux.
On peut également prévoir à titre d’exemple dans une deuxième direction orthogonale à la première direction, par exemple verticale, un pas H-P1 de répétition du premier motif 14 compris par exemple entre 20 nm et 2 µm, et un pas H-P2 de répétition du deuxième motif 16 compris par exemple entre 20 nm et 2 µm du deuxième motif. Le pas H-P1 de répétition du premier motif 14 et le pas H-P2 de répétition du deuxième motif 16 sont également de préférence prévus égaux.
Avantageusement, et comme illustré sur la , on peut prévoir le pas H-P1 de répétition du premier motif 14 et le pas H-P2 de répétition du deuxième motif 16 dans la première direction, distincts du pas V-P1 de répétition du premier motif 14 et du pas V-P2 de répétition du deuxième motif 16 dans la deuxième direction orthogonale. Là encore, un tel agencement permet de distinguer à partir de la structure une direction horizontale d’une direction verticale.
Dans l’exemple particulier de réalisation de la , chaque motif du deuxième niveau N 2 d’une cible élémentaire 12 peut être relié à un motif du deuxième niveau N 2 d’une cible adjacente. De même, chaque motif du deuxième niveau N 2 d’une cible élémentaire 12 est relié à un motif du deuxième niveau N 2 d’une cible adjacente. La structure 10 de métrologie peut être ainsi prévue avec un agencement tel que l’ensemble des segments des cibles élémentaires du premier niveau N1 forme un premier maillage rectangulaire continu, tandis que l’ensemble des segments des cibles élémentaires du deuxième niveau N2 forme un deuxième maillage rectangulaire continu au-dessus du premier maillage et décalé par rapport au premier maillage par rapport à un axe normal au substrat 2 comme axe de référence.
Sur les figures 1 et 2, une allure schématique de cible élémentaire et de segments formant chaque cible élémentaire est donnée. Pour permettre des mesures supplémentaires, des dents sont avantageusement prévues de part et d’autre d’au moins un segment donné du premier motif et/ou du deuxième motif, en particulier au niveau de masques de photolithographie respectifs sur lesquels ce premier motif et ce deuxième motif sont susceptibles d’être agencés.
Le carter 17 est creux. Le carter 17 comprend une première extrémité 17a et une deuxième extrémité 17b. La deuxième extrémité 17b est opposée à la première extrémité 17a. Le carter 17 est ouvert à chacune de ses extrémités 17a, 17b.
Avantageusement, l’actionneur électromécanique 11 comprend, en outre, un réducteur 19.
Le réducteur 19 est représenté par son enveloppe à la , sans détails sur ses éléments constitutifs internes.
Avantageusement, le réducteur 19 comprend au moins un étage de réduction. L’étage de réduction peut être un train d’engrenages de type épicycloïdal.
A titre d’exemples nullement limitatifs, le frein 29 peut être un frein à ressort, un frein à came, un frein magnétique ou un frein électromagnétique.
Ici et comme visible à la , en particulier dans la configuration assemblée de l’actionneur électromécanique 11, le frein 29 est configuré pour être disposé, autrement dit est disposé, entre le moteur électrique 16 et le réducteur 19, c’est-à-dire à la sortie du moteur électrique 16.
En variante, non représentée, en particulier dans la configuration assemblée de l’actionneur électromécanique 11, le frein 29 est configuré pour être disposé, autrement dit est disposé, entre l’unité électronique de contrôle 15 et le moteur électrique 16, autrement dit à l’entrée du moteur électrique 16, entre le réducteur 19 et l’arbre de sortie 20, autrement dit à la sortie du réducteur 19, ou entre deux étages de réduction du réducteur 19.
Avantageusement, le réducteur 19 et, éventuellement, le frein 29 sont disposés à l’intérieur du carter 17 de l’actionneur électromécanique 11, en particulier dans la configuration assemblée de l’actionneur électromécanique 11.
La couronne 30 constitue, autrement dit est configurée pour constituer, un palier de guidage en rotation du tube d’enroulement 4, en particulier dans une configuration assemblée du dispositif d’occultation 3.
Par ailleurs, dans une configuration intermédiaire non représentée sur les figures, le bras robotisé 7 est capable de supporter une masse d’environ 1700 kg à une distance de 5000 mm, c’est-à-dire pour en encombrement horizontal R7 du bras robotisé égal à 5000 mm. Le bras robotisé 7 est donc en mesure de supporter des charges élevées à des distances importantes, ce qui le rend particulièrement adapté pour réaliser des opérations de démantèlement d’installation nucléaire.
Les configurations repliée, dépliée, d’extension ainsi que la configuration intermédiaire non représentée sont des configurations dans lesquelles le bras robotisé 7 est en mesure de supporter une masse particulièrement élevée, c’est-à-dire des configurations dans lesquelles le bras robotisé est en mesure d’effectuer des tâches de manutention. Autrement dit, dans ces configurations, ainsi que dans toute configuration intermédiaire entre deux de ces configurations, le bras robotisé 7 est en condition de manutention. De manière particulièrement avantageuse, le bras robotisé 7 est capable de supporter une masse d’au moins 700 kg quelle que soit sa configuration, lorsqu’il est en condition de manutention. Le bras robotisé 7 est donc en mesure de supporter des charges importantes dans de multiples configurations.
Par ailleurs, à partir de la configuration d’extension représentée à la et en déployant le membre télescopique 79, c’est-à-dire en déployant complètement le vérin 797, l’encombrement R7 serait augmenté de 1000 mm et la masse pouvant être supportée par le bras robotisée 7 serait diminuée jusqu’à 30 kg. Cette configuration de déploiement maximale conduit le bras robotisé 7 à ne pas pouvoir supporter de charge importante, et ne permet alors pas au bras robotisé 7 d’être en condition de manutention, mais permet néanmoins au bras robotisé 7 d’effectuer certaines tâches nécessaires au démantèlement de l’installation nucléaire 1, comme par exemple des travaux de découpage sans manutention lourde, qui nécessitent une allonge particulièrement importante tout en portant un outil de masse faible.
L’allonge et la masse pouvant être supportée par le bras robotisé sont donc particulièrement adaptables, en fonction des contraintes de fonctionnement rencontrées par le bras robotisé au cours des opérations de démantèlement de l’installation nucléaire 1.
Le bras robotisé 7 est ainsi en mesure d’adapter son encombrement vertical et son encombrement horizontal de manière importante, selon les conditions requises par les opérations de démantèlement effectuées. Ainsi, l’encombrement vertical maximal H7 m ax du bras robotisé 7, atteint en configuration dépliée, est supérieur ou égal à deux fois l’encombrement vertical minimal H7 m in du bras robotisé, atteint en configuration repliée. Dans l’exemple, l’encombrement vertical maximal H7 m ax est égal à 2,05 fois l’encombrement vertical minimal H7 m in .
En outre, l’encombrement horizontal maximal R7 m ax du bras robotisé 7, atteint en configuration d’extension, est supérieur ou égal à deux fois l’encombrement horizontal minimal du bras robotisé, atteint en configuration repliée. Dans l’exemple, l’encombrement horizontal maximal est égal à 4,7 fois l’encombrement horizontal minimal. Cela est particulièrement avantageux, car cela permet à l’outil 6 fixé au bras robotisé de porter des charges lourdes et de bénéficier d’une allonge horizontale et verticale particulièrement importante, tout en conservant une configuration repliée du bras robotisé qui présente les avantages suivants :
L’encombrement horizontal R7 m in en configuration repliée est inférieur à la moitié du diamètre D33, c’est-à-dire inférieur au rayon du cylindre de guidage 33. Ainsi, le bras robotisé 7 est suffisamment compact pour pouvoir être reçu dans le cylindre de guidage, ce qui est particulièrement utile pour mettre en place le bras robotisé dans l’enceinte 11 au travers du cylindre de guidage, ou ressortir de bras robotisé de l’enceinte 11, notamment lorsque le mât 4 est mis en place ou démonté, par exemple à l’aide du système de manutention 5. L’encombrement vertical H7 m in en configuration repliée est particulièrement faible, ce qui permet au bras robotisé d’être mis en place dans une installation nucléaire 1 peu spacieuse. Par exemple, lorsque l’installation nucléaire 1 est une centrale nucléaire UNGG et que l’enceinte 11 est l’enceinte du réacteur, alors au début du démantèlement de l’installation nucléaire 1, l’espace disponible entre les premiers éléments à démanteler et l’extrémité basse 43 du mât 4 est particulièrement faible, généralement de l’ordre de 4 à 5 mètres. Ainsi, pour pouvoir être mis en place dans l’enceinte 11, il est nécessaire que le bras robotisé soit particulièrement compact. En outre, de tels réacteurs ont généralement une profondeur importante, de l’ordre de 25 mètres, et un diamètre horizontal important, de l’ordre de 18 mètres, ce qui nécessite un bras robotisé capable de se déployer sur une grande hauteur et bénéficiant d’une allonge importante, afin de pouvoir intervenir partout dans l’enceinte 11. Dans l’exemple, les capacités de déploiement vertical du bras robotisé sont en outre augmentés par l’aspect modulaire du mât 4, dont la hauteur H4 peut être adaptée.
La conception du bras robotisé 7 à sept degrés de liberté, spécifique et particulièrement adaptée au démantèlement d’installations nucléaires, permet simultanément d’obtenir un bras robotisé très compact et capable de s’étendre sur de grandes distances, horizontalement et verticalement. Ces avantages proviennent notamment de l’utilisation combinée de quatre membres pivotants entre eux, à savoir les membres prolongateur 75, principal 77, télescopique 79 et d’extrémité 81, ce qui permet de donner au bras robotisé une forme en « Z » lorsqu’il est en configuration repliée, et d’un membre télescopique, ce qui permet d’augmenter l’allonge du bras robotisé. En outre, l’utilisation de la couronne d’orientation 73 et de la tête rotative 83 permet simultanément d’adapter l’orientation du bras robotisé 7 et de l’outil 6, ce qui permet de s’adapter à tous les besoins d’orientation pouvant être rencontrés au cours du démantèlement de l’installation nucléaire 1.
Par ailleurs, et comme mieux visible à la , pour faciliter le repliement du bras robotisé 7 en configuration repliée et l’obtention d’une forme en « Z », le membre télescopique 79 et le membre d’extrémité 81 sont décalés, selon l’axe de pivotement X79, du membre prolongateur 75 et du membre principal 77. En d’autres termes, le membre télescopique et le membre d’extrémité sont alignés entre eux selon l’axe X79, le membre prolongateur et le membre principal sont alignés entre eux selon l’axe X79, et le membre télescopique est décalé du membre principal selon l’axe X79 au niveau de la liaison entre le membre télescopique et le membre principal. Pour obtenir ce décalage, le membre télescopique 79 comprend une pièce de fixation 799, fixée à la partie intérieure 793 en étant décalée de la partie intérieure 793 selon l’axe X79, et à laquelle la deuxième extrémité 791B du vérin 791 est fixée. Ainsi, le vérin 791 est aligné avec le membre principal 77, mais décalé du membre télescopique. Ce décalage permet au membre télescopique 79 de pivoter sur le côté de membre principal 77, sans entrer en collision avec le membre principal. Cette conception est en pratique plus compact qu’une conception dans laquelle le membre télescopique serait aligné avec le membre principal.
De même, le vérin 751 est décalé, selon l’axe X75, du membre prolongateur 75, ce qui permet de réduire l’encombrement du bras robotisé 7 en configuration repliée, en permettant au vérin 771 du membre principal 77 de se loger dans le membre prolongateur 75, comme mieux visible aux figures 2 et 3.
Compte-tenu de l’ambiance radioactive régnant dans l’enceinte 11, le bras robotisé 7 est avantageusement contrôlé à distance, depuis l’extérieur de l’enceinte 11. En pratique, le bras robotisé est soit contrôlé manuellement par un opérateur, au travers d’une Interface Homme-Machine (IHM), comme par exemple à l’aide de manettes de contrôle, soit automatiquement, comme par exemple par un logiciel. Dans les deux cas, il n’est pas possible de contrôler visuellement la position du mât 7, car l’enceinte 11 est fermée de manière étanche. Ainsi, pour connaître avec précision la position du bras robotisé 7 au sein de l’enceinte 11, le bras robotisé comprend un ensemble de capteurs 88, représentés de manière schématique sur les figures.
En pratique, la couronne d’orientation 73, les membres 75, 77, 79 et 81 et la tête rotative 83 embarquent chacun des capteurs 88, qui sont des capteurs permettant de détecter la position du bras robotisé 7, et permettant de détecter une collision entre le bras robotisé et son environnement avant qu’elle ne se produise, de sorte à l’éviter. Ces capteurs sont par exemple des capteurs de position linéaire ou angulaire, des capteurs de vitesse, d’accélération, des capteurs tels que capteurs de vision, des scanners 3D, ou encore des capteurs de température, de pression, ou de mesure de radiation. Ces capteurs fournissent, de préférence, des données en temps réel. Les capteurs 88 sont par exemple posés en applique sur la couronne d’orientation, les membres et la tête rotative. Les capteurs 88 sont représentés uniquement à la , de manière schématique. Ainsi, lorsque le bras robotisé est en mouvement, de nombreux paramètres de fonctionnement de la couronne d’orientation 73, des membres 75, 77, 79 et 81 et de la tête rotative 83 sont connues avec précision. Les données provenant de l’ensemble des capteurs 88 sont analysées afin d’établir avec précision l’état complet du bras robotisé 7. La complémentarité des mesures provenant des différents capteurs, et notamment des capteurs de position, de vitesse et d’accélération, permet de recouper les données de position du bras robotisé 7, et ainsi de connaître avec une précision accrue sa position réelle, de préférence en temps réel, et éventuellement de récolter des informations sur l’environnement du bras robotisé 7.