[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2009007621A2 - Method and device for determining the space orientation of a mobile object, and application of said device in a dual segment telescopic system - Google Patents

Method and device for determining the space orientation of a mobile object, and application of said device in a dual segment telescopic system Download PDF

Info

Publication number
WO2009007621A2
WO2009007621A2 PCT/FR2008/051192 FR2008051192W WO2009007621A2 WO 2009007621 A2 WO2009007621 A2 WO 2009007621A2 FR 2008051192 W FR2008051192 W FR 2008051192W WO 2009007621 A2 WO2009007621 A2 WO 2009007621A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light spot
segment
optical detector
module
telescopic system
Prior art date
Application number
PCT/FR2008/051192
Other languages
French (fr)
Other versions
WO2009007621A3 (en
Inventor
Jean-Philippe Roux
Jacques Weyland
Original Assignee
Jean-Philippe Roux
Jacques Weyland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jean-Philippe Roux, Jacques Weyland filed Critical Jean-Philippe Roux
Publication of WO2009007621A2 publication Critical patent/WO2009007621A2/en
Publication of WO2009007621A3 publication Critical patent/WO2009007621A3/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/26Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of measurement systems for determining the spatial orientation of a moving object having movements in at least yaw and pitch directions and preferably also a movement in a rolling direction.
  • the object of the invention is to determine the spatial orientation of an object whose movement is caused intentionally and / or induced under the effect of vibrations or mechanical deformations.
  • the object of the invention finds a particularly advantageous but nonlimiting application for determining the spatial orientation of a handling robot.
  • a measuring system comprising a laser beam.
  • patent EP 1 200 853 describes a measurement system comprising a laser source emitting a projected beam, through a reflector of the mirror or prism type on an optical detector mounted on the object. The projection of the laser beam on the optical detector leads to the appearance of a light spot on the optical detector.
  • the processing unit associated with this optical detector makes it possible to determine the position variations of the light spot so as to deduce the spatial orientation of the object.
  • a disadvantage of such a system is that the size of the cap of the reflector needed to perform this detection must be less than the size of the light task.
  • US Pat. No. 4,804,270 describes an apparatus for determining the displacement of an object consisting of focusing a light beam on a detection sensor and detecting the movement of the spot to determine the displacement of the object. .
  • This device requires the use of a lens to focus the light beam. The use of a lens greatly limits acquisition and angular measurement.
  • this device requires the use of three laser beams and a number of sensors at least equivalent.
  • US Pat. No. 4,708,483 describes an apparatus for determining the displacement of an object consisting in projecting light beams onto the object and in acquiring the light spots reflected on the sensor. The device compares the relative positions of the light spots to determine the displacement of the object.
  • This apparatus can not determine the movements of the object occurring in the plane of the sensor since the sensor retrieves beams reflected on the object. Moreover, since it is a reflected image, the apparatus operates only if the distance between the light source and the reflection surface is almost constant.
  • the detectable angular deflection is limited since it corresponds to the ratio between the size of the sensor and the distance separating said sensor from the reflection surface.
  • this device requires the use of three light spots.
  • the object of the invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art by proposing a new method for determining the spatial orientation of a moving object having movements in at least yaw and pitch directions, not requiring not to use, in the path of the light beam, an optical reflector with a determined opening, and to obtain an increased accuracy compared to known techniques.
  • Another object of the invention is to propose a novel method capable of detecting micro-movements of an object that does not require a reorientation of the light beam.
  • the method according to the invention aims to determine the spatial orientation of a moving object having movements in at least yaw and pitch directions, this object being equipped with a reception system comprising at least less a planar optical detector on which is projected at least one light spot of a beam of light emitted by an emitting source.
  • the method comprises the following steps:
  • the method according to the invention thus consists in comparing the variations of the contour of the light spot according to one and / or the other of the directions of the optical detector to deduce a yaw and / or pitching movement of the object according to the invention. one and the other of these directions.
  • the method consists in: projecting a light spot having a surface delimiting the determined contour, acquiring at least a portion of the surface to determine a luminous intensity gradient of said surface, and comparing the light intensity gradient variations of said surface to derive the direction of spatial orientation variation of the object .
  • Another object of the invention is to provide a method for determining the spatial orientation of an object which is also subjected to a roll motion.
  • the method according to the invention is to project on the optical detector, a light spot whose distance between its center of gravity and its perimeter is not constant and to detect the variation of orientation of the spot. in the plane of the optical detector to determine the variation of position of the object in a direction of roll.
  • Another object of the invention is to propose a device for determining the spatial orientation of a moving object having movements in at least yaw and pitch directions, this object being equipped with a reception system comprising at least a planar optical detector on which is projected a light spot of a light beam emitted by a transmitting source forming part of a transmission system.
  • the device comprises a processing unit able to acquire at least a part of the contour of the light spot formed on the optical detector and to compare the variations of the contour of the light spot appearing on the optical detector according to the movements of the object so as to deduce a variation of spatial orientation of the object.
  • the device according to the invention finds a particularly advantageous application for equipping a multi-segment telescopic system so as to determine the spatial orientation of one segment with respect to another segment as a result of a relative displacement between the segments.
  • another object of the invention is to propose a telescopic system comprising at least one displacement module of which each displacement module comprises:
  • At least two mechanisms for transforming a rotational movement into a translational movement each comprising a rotary system and a translation system, the mobile crews being assembled to the translation systems in a symmetrically opposite manner between their end-of-travel positions,
  • a drive system for rotating at least one transformation mechanism for rotating at least one transformation mechanism.
  • the device according to the invention finds another particularly advantageous application for equipping a handling apparatus with a working head, in the general sense, adapted to be used, for example, in the field of machining, manipulation, robotics or robotics. measured.
  • the device is able to determine the spatial orientation of the working head of the handling device following a displacement of the working head.
  • Figure 1 is a schematic view of an exemplary embodiment of a device according to the invention.
  • Figure 2 is a diagram illustrating the principle of forming a light spot on an optical detector for an initial position of the object.
  • Figure 3 is a diagram illustrating the deformation of a light spot formed on an optical detector as a result of yaw movement.
  • Figure 4 is a diagram illustrating the deformation of a light spot formed on an optical detector as a result of a pitching motion.
  • Figure 5 is a diagram illustrating the deformation of a light spot formed on a detector following a rolling motion.
  • Figure 6 is a diagram illustrating the displacement of a light spot formed on a detector as a result of a movement movement in two linear directions and associated with a roll motion.
  • Figure 7 is a diagram illustrating the process of reconstructing a light spot.
  • Figure 101 is a perspective view showing an exemplary embodiment of a telescopic system.
  • Figures 102 and 103 illustrate in elevation section an embodiment of a telescopic system in position respectively folded and fully deployed.
  • Figure 104 is a cross-sectional view taken substantially along lines IV-IV of FIG. 101.
  • Figures 105 and 106 illustrate two other alternative embodiments of the motion transformation mechanisms implemented in the telescopic system.
  • Figures 107 to 109 illustrate in perspective a telescopic system which comprises two displacement modules.
  • Figure 110 illustrates another example of assembly of two displacement modules.
  • the object of the invention relates to a device 1 adapted to determine the spatial orientation of a moving object 2 in the general sense.
  • object 2 is a handling robot.
  • the object 2 has movements in three perpendicular directions x, y, z therebetween, namely a rolling motion corresponding to a rotation about the x direction, a pitching movement corresponding to a rotation around the direction y and a yaw movement corresponding to a rotation around the z direction.
  • the device 1 is adapted to determine, according to a first embodiment, the orientation of the moving object 2 having z yaw and pitch y movements.
  • the device 1 comprises a transmission system A comprising at least one emitting source 3 of a light beam 4.
  • the emitting source 3 is a laser emitting a laser beam 4 towards the object 2.
  • the device 1 also comprises a reception system B comprising at least one planar optical detector 5 mounted integral by any appropriate means, with the object 2.
  • a reception system B comprising at least one planar optical detector 5 mounted integral by any appropriate means, with the object 2.
  • the device 1 according to the invention is able to determine the relative movements and in particular of pitch and yaw, of the object 2 with respect to the emitting source 3.
  • the emitting source 3 can be fixed or mobile.
  • the plane optical detector 5 can be supported by the object 2, fixedly or with a possibility of movement.
  • the light beam 4 of the emitting source 3 is projected on the optical plane detector 5.
  • the projection of the light beam 4 on the optical plane detector 5 leads to the appearance on the latter of a light spot 6 delimiting or having an outline determined.
  • the light spot 6 has the shape of a rectangle.
  • the plane optical detector 5 is an optical acquisition sensor of the light spot 6. More specifically, the optical acquisition sensor 5 is an optical image sensor capable of to give the position of the illuminated cells independently for each of the cells.
  • the optical acquisition sensor 5 is a CMOS image sensor or a CCD whose sensitive cells are placed and located in a plane defined by an orthonormal reference along the directions y, z.
  • the system 1 also comprises a processing unit 8 connected to the plane optical detector 5.
  • the processing unit 8 comprises software and hardware means architectures around a computing unit so as to be able to process the signals delivered by the optical plane detector 5.
  • the processing unit 8 is able to acquire at least part of the shape of the light spot 6 formed on the plane optical detector 5. It must be considered that the at least partial acquisition of the shape of the bright spot 6 corresponds to the acquisition of at least a part of its outline and / or its size or surface.
  • the shape of the light spot 6 can be defined by its contour and / or its size or area along the y, z axes of the sensor.
  • the processing unit 8 is adapted to determine at least part of the contour of the light spot 6.
  • the processing unit takes into account at least the sensitive cells illuminated by the light beam 4 and located at the periphery of the light spot 6. Using an image processing software, the processing unit 8 determines at least a part of the contour of the light spot 6.
  • the processing unit 8 is able to compare the variations of the contour of this light spot occurring over time as a function of the movements of the object 2. This comparison of the variations of the contour of the light spot 6 allows to deduce a variation spatial orientation of the object. Thus, the processing unit 8 compares the variations of at least part of the contour and / or the size of the light spot 6. Indeed, it appears that the contour of the light spot created on the optical detector 5 changes according to the spatial orientation of the object with respect to the emitting source 3, as will be shown in the following description.
  • FIG. 2 illustrates an orientation position of the planar optical detector 5 and consequently of the object 2, referred to as the initial object, showing on the planar optical detector 5 a rectangular light spot 6 extending in the plane yz. If there is a relative yaw movement between the object 2 and the emitting source 3, that is to say a rotation in the z direction, the light spot 6 undergoes a contour modification in the y direction as clearly appears. In the illustrated example, the light spot 6 has elongated in a direction of the direction y relative to its initial shape. Of course, a rotation in the direction z in an opposite direction leads to a narrowing of the light spot 6.
  • a detection of the variation of the contour of the light spot 6 in the direction y allows to determine a yaw movement, c that is to say a rotation of the object 2 in the direction z.
  • the enlargement or narrowing of the light spot 6 is considered as a variation of the contour of the light spot 6 even if the light spot retains a generally rectangular shape.
  • the contour of the light spot 6 can vary, for example from circular to elliptical in the case of a circular light beam.
  • the light spot 6 undergoes a contour modification in the direction z as this is clearly shown in FIG. 4.
  • the light spot 6 has elongated along a direction of the z direction with respect to its initial shape.
  • a rotation in the direction y in a direction opposite leads to a narrowing of the light spot 6.
  • a detecting the variation of the contour of the light spot 6 along the direction z makes it possible to determine a pitching movement, that is to say a rotation of the object 2 in the direction y.
  • a pitching or yawing movement actually leads to a narrowing and an elongation of the contour of the light spot 6, on either side of the axis of rotation of the plane optical detector 5.
  • a pitching or yawing movement causes, on the one hand, a narrowing of the light spot 6 in a directional direction and, on the other hand, an enlargement of the light spot 6 in a direction opposite to this direction, as clearly appears on Figs. 3 and 4.
  • the system 1 comprises means adapted to determine the direction of the change of orientation of the object 2.
  • the light beam 4 projected on the optical detector 5 is characterized by its outline, the intensity of light and its wavelength (s).
  • the processing unit 8 can take into account the changes in the contour of the light spot 6.
  • it can be expected to form by means of optical masks for example, a light spot with clean geometric characteristics along directions y, z such as dark lines for example.
  • the direction of change of orientation of the object 2 can be determined by taking into account the intensity of light.
  • the sensitive cells of the optical detector 5 receive a light intensity which is variable according to their position with respect to the direction of rotation y, z. For a given position of the object and consequently for a corresponding luminous spot of surface delimiting a determined contour, a gradient of luminous intensity appears. If a movement of the object 2 occurs, the cells of the optical detector 5 record a change in the light intensity received by the projection of the light beam 4.
  • the processing unit 8 can thus determine the luminous intensity ratio of the cells for two positions of the object so as to determine the direction of the change of orientation of the object.
  • the processing unit 8 thus ensures the acquisition of at least a portion of the surface of the light spot to determine a luminous intensity gradient of the surface.
  • the processing unit 8 compares the light intensity gradients of the surface of the light spot to deduce the direction of variation of spatial orientation of the object.
  • the processing unit 8 is able to determine the center of gravity of the light spot 6 from the shape of the light spot and from the light intensity received by the cells of the optical detector 5.
  • the center of The gravity thus defined corresponds to the projection on the optical detector 5 of the center of the projected light beam 4.
  • the center of gravity of the light spot 6 depends on the shape and the light intensity received by the cells of the light. optical detector.
  • the center of gravity of the light spot should be understood as corresponding to the center of gravity of your light spot.
  • the center of gravity is not identical with the center of gravity as a function respectively of the homogeneity or heterogeneity of the light intensity received by the cells of the optical detector 5.
  • the processing unit 8 is able to determine the yaw and pitch movements of the object 2 with respect to the emitting source making it possible to deduce therefrom the variation of orientation of the object. object in space.
  • the device 1 is able to determine a combined movement of yaw and pitch.
  • the device 1 also makes it possible to detect a rolling movement of the object 2, namely a rotational movement of the object 2 around the direction x. If there is a relative roll motion between the object 2 and the emitting source 3, ie a rotation in the x direction, the light spot 6 undergoes a change of orientation of its shape in the plane yz as it appears 5. Thus, a detection of the variation of orientation of the light spot 6 in the plane of the optical detector 5 makes it possible to determine a roll motion, that is to say a rotation of the object 2 according to the direction x. Thus, to determine a roll motion of the object 2, it is necessary to detect the variation of orientation of the shape of the light spot 6 in the plane yz of the optical detector 5.
  • the projected light spot 6 must have a distance between its center of gravity and its perimeter which is not constant.
  • the projected light spot 6 may have any suitable shape except for example a circular shape of uniform light density.
  • the light beam 4 may have a variation in light density on its section. For example, on at least one zone of the section of the light beam 4, the light density may be zero.
  • the planar optical detector 5 is a CMOS or CDD sensor.
  • the processing unit 8 is able to take into account both the shape changes of the light spot 6 and the orientation changes of the light spot 6. The processing unit 8 is thus able to determine the combined or independent movements of yaw, roll and pitch that the object 2 can take.
  • the processing unit 8 is able to determine also the translation movements of the object along the z direction and / or the y direction.
  • Figure 6 shows the displacement of the light spot 6 with respect to its position initial (Fig. 2) following a displacement of the object in both directions y and z and a roll motion.
  • the processing unit 8 is thus able to determine the displacement of the object 2, along the z and / or y directions, combined or not with the roll, yaw and / or pitch movement.
  • the reception system B additionally comprises the planar optical detector 5, a planar sensor 11 continuously responsive to the change of position of the light spot 6 in order to detect the variation of position of the object consecutive to a movement.
  • the CMOS or CDD sensor does not make it possible to follow continuously the change of position of the light spot 6 for the desired precision.
  • the sensor 11 is a planar optical sensor.
  • the sensor 11 is produced by accelerometers arranged in at least two directions.
  • the device 1 comprises an optical separator 13 of the light beam 4 emitted by the emitting source 3. Such an optical separator 13 makes it possible to ensure the projection of light. a light spot 6 at a time on the optical acquisition sensor 5 used to detect the shape changes of the light spot 6 and on the sensor 11 capable of continuously giving the center of gravity of the light spot 6.
  • the sensor 11 continuously responsive to changes in position of the light spot can be achieved for example by a sensor PSD (Position Sensitive Detector) or a quadrant diode.
  • Fig. 7 makes it possible to understand the utility of the combined implementation of the two optical sensors 5 and 11.
  • the processing unit 8 acquires the position of the light spot 6, that is to say for example the center of gravity Gi, G 2 , G 3 of the light spot formed on the sensor 11.
  • the processing unit 8 acquires the shape of the light spot 6 formed on the sensor 5.
  • no image could be taken at time t 2 by the sensor 5.
  • the processing unit 8 determines at time t 2, using the position G 2 of the spot and by correlation, the orientation and the form F 2 of the light spot at time t ⁇ .
  • the device also comprises a system 20 for measuring the distance in the direction of roll x between the emitting source 3 and the object 2.
  • This measuring system 20 can be made in any appropriate manner.
  • this measuring system 20 comprises a source 21 emitting a light beam forming part of the transmission system A.
  • This light beam is able to be received on an optical reflector 22 forming part of the reception system B.
  • a measurement system 20 can be realized via an interferometer.
  • this distance measurement can be performed by mechanical means of the linear encoder type.
  • the device 1 for determining the spatial orientation of an object finds a particularly advantageous application for equipping a telescopic system 101 adapted to occupy any position between a completely folded position (Fig. 102) and a fully extended position (Fig. 103).
  • the system 101 comprises at least one and in the illustrated example, a module 101i having an input segment 103 and an output segment 104 respectively connected to an inlet crew 105 and an output crew 106, movable in translation according to parallel directions schematized respectively by x and x 'axes. Segments 103, 104 are called input and output to distinguish them, considering that these segments may be the same or different.
  • the input and output segments 104 and 103 are considered as the proximal and distal segments of the telescopic system 101.
  • the telescopic system 101 also comprises at least two mechanisms 108, 109 for transforming a rotational movement into a translation movement, each comprising a rotary system 180,
  • translation systems 181, 191 are assembled respectively to the mobile crews 105, 106, to ensure the movement of its moving crews along the x and x 'axes.
  • each transformation mechanism 108, 109 has as a translation system 181, 191, a strand of an endless flexible drive means such as a chain, or as illustrated a toothed belt.
  • the belt is assembled respectively to a movable element 105, 106, for example by means of a clamp 105i, 106i fixed by any appropriate means on the strands 181, 191.
  • the rotary systems 180 , 190 comprise at least one rotary drive motor system and at least one return rotation drive system.
  • the rotational drive motor system comprises a pulley 190 driven by a motor system 111 te! a geared motor, while the drive system in rotation of reference comprises a pulley 180.
  • the pulleys 180, 190 are driven simultaneously in rotation using the belt 181, 191.
  • each belt can be equipped with a belt tensioning mechanism.
  • the movement transformation mechanisms 108, 109 are provided with coupling means for moving the moving equipments 105 and 106 simultaneously but in opposite directions.
  • the coupling is performed by the endless belt 181, 191 mounted so that when moving a strand 181 in one direction, the other strand 191 moves in an opposite direction.
  • the displacement of the strands 181, 191 leads to the displacement of the moving equipments 105, 106, in two opposite directions.
  • Crews Mobile devices 105, 106 are thus able to move between two end-of-travel positions, illustrated more particularly in FIGS. 102 and 103.
  • One of the end positions of the traveling crews illustrated in FIG. 102 corresponds to the folded position of the input and output segments 104, while the other end position illustrated in FIG. 103 corresponds to the deployed position of the input and output segments 104 and 104.
  • the geared motor 111 is capable of being driven in its two directions of rotation so that the rotation of the pulley 190 in one or the other direction causes the displacement of the moving crews 105, 106 according to FIG. one or the other of the directions of translation, along the axes x, x '.
  • the geared motor 111 is thus controlled to obtain the deployment or folding of the input segments 105 and output 106, with a greater or smaller amplitude up to the difference between the two end positions. It appears that the mobile crews 105, 106, are assembled to the translation system 181, 191, symmetrically opposite between their end positions. As is clear from Figs.
  • this opposite symmetrical arrangement of the moving equipments 105, 106 makes it possible, by the displacement in opposite directions of the strands 181, 191 of the belt, to simultaneously move in opposite directions, the moving crews 105, 106 and as a result of the input and output segments 104 and 104.
  • the input and output segments 104 104 are connected to the moving crews 105, 106, so as to extend mainly between the end positions of the crews 105, 106, when they occupy two symmetrically opposite end positions.
  • Such an arrangement provides a telescopic system having a limited space in the folded position of the input segments 103 and output 104, and an optimized deployment race.
  • the extension stroke of the input 105 and output 106 segments is equal to the distance between the two end positions of stroke moving crews, so that the amplitude of deployment of the module according to the invention is equal to twice the distance between the two end positions.
  • each module 101 is in a compact form.
  • the module 101 has a generally parallelepipedal shape.
  • the module 101 thus comprises a carrier structure 115 constituted for example by two flanges 116 mounted vis-a-vis parallel to each other.
  • the flanges 116 are provided, at their two ends, junction plates 117 for example assembled by any suitable means to the flanges 116.
  • This bearing structure 115 supports in any suitable manner, the axes of rotation 120, 121 of the pulleys 180, 190. It should be noted that the axis of rotation 121 of the pulley 190 is wedged in rotation with the output shaft of the geared motor 111.
  • each input segment 103 and output 104 is formed by a plate having a rectangular shape e of width substantially equal to the width of the module defined by the two junction plates 117 so that the module has a limited transverse bulk.
  • each input and exit gear 106 is provided with at least one and preferably two guide systems 125, arranged symmetrically with respect to the axis of symmetry of the module, which is parallel. to the direction of displacement x, x 'of the input and output segments 104 104.
  • each guide system 125 comprises a guide rail 126 attached to the carrier structure, and more precisely on the flange of a flange 116.
  • Each guide system 125 also comprises a shoe 127 fixed to an input or output segment, and cooperating with a rail 126.
  • the shape of the pads 127 is of course complementary to that of the rails 126.
  • the transverse cross section of the rails 126 is C or omega to retain the pads 127 in the two directions perpendicular to the direction of movement x, x '.
  • the module 101 has a compact shape while allowing a large amplitude of extension between the two ends of the input segment 103 and the output segment 104.
  • the segment of 103 comprises fastening means 129 to a fixed support 130.
  • the module 101 provides an extension equal to twice the stroke between the two end positions.
  • the end positions of the moving crews 105, 106 correspond to the positions preceding the abutment or in contact with the pulleys 180, 190.
  • At least one rotary drive system, for example 180 comprises two pulleys 180i, 18O 2 for returning strands 181 and 191 of the belt.
  • These pulleys 180i, 18O 2 have diameters smaller than the diameter of the pulley 180, which makes it possible to increase the stroke of the moving crews while keeping the same size of the module.
  • the transformation mechanism 108, 109 is of the belt and pulley type. Fig.
  • the transformation mechanism 108 comprises as a rotary system, a ball screw I8O 3 driven in rotation by a motor system 111.
  • the transformation mechanism 108 comprises in as a translation system, an I8I nut 1 assembled to the mobile assembly 105 by any appropriate means.
  • the transformation mechanism 109 is of the belt type 181, 191 and pulley 180, 190 as described in FIGS. 101-104.
  • the coupling between the mechanisms 108, 109 is provided by any suitable means such as a collet 131 of the strand 181 of the belt, and fixed to the nut I8I1 of the ball screw.
  • the displacement in translation of the nut I8I1 causes the simultaneous displacement of the belt 181, 191, and consequently of the moving element 106.
  • the telescopic system 101 comprises a single module.
  • the telescopic system 101 may be composed of a series of modules assembled to each other. More specifically, the output segment of a module is connected to an input segment of a consecutive module or forms the input segment of said consecutive module.
  • Figs. 107 to 109 illustrate a telescopic system 101 comprising two modules 101i and IOI 2 according to the invention.
  • the first module 101i comprises an input segment 103i connected to a fixed structure 130.
  • the output segment 104i is connected to the input segment 103 2 of the second module 10I 2 .
  • the output segment 104i and the input segment 103 2 form a single piece extending in a plane so that the two modules 10 li, IOI 2 can be placed side by side in the folded position of the modules.
  • the connecting piece forming the output segment of the first module and the input segment of the second module has an optimized shape in "S".
  • FIGS. 107 to 109 the input segment 103i of the first module 101i and the output segment 1042 of the second module 10I 2 are located substantially in the same plane.
  • Fig. 110 illustrates another embodiment in which the output segment 104i of the first module 101i is connected to the input segment 1032 of the second IOI module 2 by being shifted by 90 °.
  • the modules 101i, IOI 2 are offset from each other by 90 ° by being interconnected by an angle-shaped connecting piece forming the output segment 104i and the input segment 1032.
  • segment input 103 2 of the second module can be guided in translation by a guide system 125 as described above as a rail 126 fixed on a flange 116 of the first module 101i and cooperating with a shoe fixed on the input segment 103 2 of the second module.
  • the modules are associated to obtain a deployment essentially in one direction.
  • the telescopic system 101 comprises several displacement modules 101i, IOI 2 , to adapt the deployment amplitude to the intended use.
  • the input segment of the first module and the output segment of the last module are adapted to the intended use for the telescopic system.
  • These segments can have any form of adaptation and be equipped with various equipment or equipment such as a tool holder, gripping system, sensors, actuators or other depending on the field of application.
  • the telescopic system 101 is intended to be equipped with a device for determining spatial orientation as an object, from one segment to another. In the example illustrated in FIG.
  • the telescopic system 101 comprises a first module 101i, and a second module IOI2.
  • the input segment 103i of the first module 101i is considered fixed while the output segment 104 2 of the second module 10I 2 corresponds to the object whose spatial orientation is to be known.
  • the transmission system A of the device 1 is mounted integral with the input segment 103i of the first module while the receiving system B of the device is mounted integral with the output segment 104 2 of the second module. In general, in the presence of several modules connected in series, the transmission system A is mounted on the input segment of the first module while the reception system B is fixed on the output segment of the last module.
  • the device 1 for determining the spatial orientation of an object finds another particularly advantageous application for equipping a handling apparatus ensuring the displacement of a working head.
  • the working head may be a measuring head, machining or manipulation being provided with a sensor, an actuator and / or a tool holder.
  • the device 1 is adapted to determine the spatial orientation of any type of object, different from a telescopic system or a handling device.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for determining at least the space orientation of a mobile object (2) capable of movement at least in the yaw (z) and pitch (y) directions, said object being fitted with a reception system (B) including at least one planar optical detector (5) on which is projected at least one light spot (6) of a light beam (4) emitted by an emission source (3). According to the invention, the method comprises the following steps: projecting a light spot having at least one predetermined outline, acquiring at least a portion of the outline of the light spot (6) formed on the optical detector (5), and comparing the variations of the outline of the light spot (6) on the optical detector (5) based on the movements of the object in order to derive a variation in the space orientation of the object.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR DETERMINER L'ORIENTATION SPATIALE D'UN OBJET MOBILE, ET APPLICATION D'UN TEL DISPOSITIF POUR UN SYSTEME TELESCOPIQUE A DOUBLE METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE SPATIAL ORIENTATION OF A MOBILE OBJECT, AND APPLICATION OF SUCH A DEVICE FOR A DOUBLE TELESCOPIC SYSTEM
SEGMENT La présente invention concerne le domaine technique des systèmes de mesure pour déterminer l'orientation spatiale d'un objet mobile ayant des mouvements selon des directions au moins de lacet et de tangage et de préférence également un mouvement selon une direction de roulis.The present invention relates to the technical field of measurement systems for determining the spatial orientation of a moving object having movements in at least yaw and pitch directions and preferably also a movement in a rolling direction.
L'objet de l'invention vise à déterminer l'orientation spatiale d'un objet dont le mouvement est provoqué intentionnellement et/ou induit sous l'effet de vibrations ou de déformations mécaniques.The object of the invention is to determine the spatial orientation of an object whose movement is caused intentionally and / or induced under the effect of vibrations or mechanical deformations.
L'objet de l'invention trouve une application particulièrement avantageuse mais non limitative, pour déterminer l'orientation spatiale d'un robot de manipulation. Pour connaître avec précision la position spatiale d'un objet, il est connu de mettre en œuvre un système de mesure comportant un faisceau laser. Par exemple, le brevet EP 1 200 853 décrit un système de mesure comportant une source laser émettant un faisceau projeté, à travers un réflecteur du type miroir ou prisme sur un détecteur optique monté sur l'objet. La projection du faisceau laser sur le détecteur optique conduit à l'apparition d'une tache lumineuse sur le détecteur optique. L'unité de traitement associée à ce détecteur optique permet de déterminer les variations de position de la tache lumineuse de manière à en déduire l'orientation spatiale de l'objet. Un inconvénient d'un tel système est que la taille de l'opercule du réflecteur nécessaire pour effectuer cette détection doit être obligatoirement inférieure à la taille de la tâche lumineuse. Ainsi, des micro-mouvements ne provoquant pas de changements significatifs de l'angle d'incidence du faisceau laser sont détectés avec difficulté puisque leur détection passe obligatoirement par une réorientation du faisceau laser entraînant une imprécision de mesure. Dans le même sens, le brevet US 4,804,270 décrit un appareil pour déterminer le déplacement d'un objet consistant à assurer la focalisation d'un faisceau lumineux sur un capteur de détection et à détecter le déplacement du spot pour déterminer le déplacement de l'objet. Cet appareil nécessite l'utilisation d'une lentille pour focaliser le faisceau lumineux. L'utilisation d'une lentille limite grandement l'acquisition et la mesure angulaire. Par ailleurs, cet appareil nécessite l'utilisation de trois faisceaux laser et d'un nombre de capteurs au moins équivalent.The object of the invention finds a particularly advantageous but nonlimiting application for determining the spatial orientation of a handling robot. To know precisely the spatial position of an object, it is known to implement a measuring system comprising a laser beam. For example, patent EP 1 200 853 describes a measurement system comprising a laser source emitting a projected beam, through a reflector of the mirror or prism type on an optical detector mounted on the object. The projection of the laser beam on the optical detector leads to the appearance of a light spot on the optical detector. The processing unit associated with this optical detector makes it possible to determine the position variations of the light spot so as to deduce the spatial orientation of the object. A disadvantage of such a system is that the size of the cap of the reflector needed to perform this detection must be less than the size of the light task. Thus, micro-movements that do not cause significant changes in the angle of incidence of the laser beam are detected with difficulty since their detection necessarily passes through a reorientation of the laser beam resulting in inaccuracy of measurement. In the same sense, US Pat. No. 4,804,270 describes an apparatus for determining the displacement of an object consisting of focusing a light beam on a detection sensor and detecting the movement of the spot to determine the displacement of the object. . This device requires the use of a lens to focus the light beam. The use of a lens greatly limits acquisition and angular measurement. In addition, this device requires the use of three laser beams and a number of sensors at least equivalent.
La demande de brevet US 2006/0192090 décrit un système de mesure similaire mais permettant de traiter de manière supplémentaire, les problèmes liés à différentes sources de lumière parasite. Ce document propose d'utiliser deux capteurs pour traiter le problème de la lumière parasite. Toutefois, cette solution n'apporte aucune amélioration dans le principe de la mesure de l'orientation spatiale de l'objet. Enfin, cette technique tout comme la technique décrite par le brevet EP 1 200 853 est limitée actuellement par la vitesse d'acquisition des détecteurs optiques utilisés et ne peuvent pas détecter les mouvements selon une direction de roulis.The patent application US 2006/0192090 describes a similar measurement system but making it possible to further treat the problems related to different sources of stray light. This document proposes to use two sensors to deal with the problem of stray light. However, this solution does not bring any improvement in the principle of measuring the spatial orientation of the object. Finally, this technique as well as the technique described by the patent EP 1,200,853 is currently limited by the acquisition speed of the optical detectors used and can not detect the movements in a direction of roll.
Le brevet US 4,708,483 décrit un appareil pour déterminer le déplacement d'un objet consistant à projeter des faisceaux lumineux sur l'objet et à acquérir les spots lumineux réfléchis sur le capteur. L'appareil compare les positions relatives des spots lumineux afin de déterminer le déplacement de l'objet. Cet appareil ne peut pas déterminer les mouvements de l'objet se produisant dans le plan du capteur puisque le capteur récupère les faisceaux réfléchis sur l'objet. Par ailleurs, comme il s'agit d'une image réfléchie, l'appareil fonctionne uniquement si la distance entre la source lumineuse et la surface de réflexion est quasiment constante. De plus, le débattement angulaire détectable est limité puisqu'il correspond au rapport entre la dimension du capteur et la distance séparant ledit capteur de la surface de réflexion. En outre, cet appareil nécessite l'emploi de trois taches lumineuses. L'objet de l'invention vise donc à remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un nouveau procédé pour déterminer l'orientation spatiale d'un objet mobile ayant des mouvements selon des directions au moins de lacet et de tangage, ne nécessitant pas d'utiliser, sur le trajet du faisceau lumineux, un réflecteur optique avec une ouverture déterminée, et permettant d'obtenir une précision accrue par rapport aux techniques connues.US Pat. No. 4,708,483 describes an apparatus for determining the displacement of an object consisting in projecting light beams onto the object and in acquiring the light spots reflected on the sensor. The device compares the relative positions of the light spots to determine the displacement of the object. This apparatus can not determine the movements of the object occurring in the plane of the sensor since the sensor retrieves beams reflected on the object. Moreover, since it is a reflected image, the apparatus operates only if the distance between the light source and the reflection surface is almost constant. In addition, the detectable angular deflection is limited since it corresponds to the ratio between the size of the sensor and the distance separating said sensor from the reflection surface. In addition, this device requires the use of three light spots. The object of the invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art by proposing a new method for determining the spatial orientation of a moving object having movements in at least yaw and pitch directions, not requiring not to use, in the path of the light beam, an optical reflector with a determined opening, and to obtain an increased accuracy compared to known techniques.
Un autre objet de l'invention est de proposer un nouveau procédé capable de détecter des micro-mouvements d'un objet ne nécessitant pas une réorientation du faisceau lumineux.Another object of the invention is to propose a novel method capable of detecting micro-movements of an object that does not require a reorientation of the light beam.
Pour atteindre un tel objectif, le procédé selon l'invention vise à déterminer l'orientation spatiale d'un objet mobile ayant des mouvements selon des directions au moins de lacet et de tangage, cet objet étant équipé d'un système de réception comportant au moins un détecteur optique plan sur lequel est projeté au moins une tache lumineuse d'un faisceau de lumière émis par une source émettrice.To achieve such an objective, the method according to the invention aims to determine the spatial orientation of a moving object having movements in at least yaw and pitch directions, this object being equipped with a reception system comprising at least less a planar optical detector on which is projected at least one light spot of a beam of light emitted by an emitting source.
Selon l'invention, le procédé comporte les étapes suivantes :According to the invention, the method comprises the following steps:
- projeter une tache lumineuse comportant au moins un contour déterminé, - acquérir au moins une partie du contour de la tache lumineuse formée sur le détecteur optique,projecting a light spot having at least one determined contour; acquiring at least a portion of the contour of the light spot formed on the optical detector,
- et comparer les variations du contour de la tache lumineuse apparaissant sur le détecteur optique en fonction des mouvements de l'objet de manière à en déduire une variation d'orientation spatiale de l'objet. Le procédé selon l'invention consiste ainsi à comparer les variations du contour de la tache lumineuse selon l'une et/ou l'autre des directions du détecteur optique pour en déduire un mouvement de lacet et/ou de tangage de l'objet selon l'une etyou l'autre de ces directions.and comparing the variations of the outline of the light spot appearing on the optical detector as a function of the movements of the object so as to deduce a variation in the spatial orientation of the object. The method according to the invention thus consists in comparing the variations of the contour of the light spot according to one and / or the other of the directions of the optical detector to deduce a yaw and / or pitching movement of the object according to the invention. one and the other of these directions.
Selon une autre caractéristique, le procédé consiste à : - projeter une tache lumineuse comportant une surface délimitant le contour déterminé, à acquérir au moins une partie de la surface pour déterminer un gradient d'intensité lumineuse de ladite surface, et à comparer les variations de gradient d'intensité lumineuse de ladite surface pour en déduire le sens de variation d'orientation spatial de l'objet.According to another characteristic, the method consists in: projecting a light spot having a surface delimiting the determined contour, acquiring at least a portion of the surface to determine a luminous intensity gradient of said surface, and comparing the light intensity gradient variations of said surface to derive the direction of spatial orientation variation of the object .
Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé pour déterminer l'orientation spatiale d'un objet qui est soumis également à un mouvement de roulis.Another object of the invention is to provide a method for determining the spatial orientation of an object which is also subjected to a roll motion.
Pour atteindre un tel objectif, le procédé selon l'invention consiste à projeter sur le détecteur optique, une tache lumineuse dont la distance entre son centre de gravité et son périmètre n'est pas constante et à détecter la variation d'orientation de la tache lumineuse dans le plan du détecteur optique afin de déterminer la variation de position de l'objet selon une direction de roulis. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif pour déterminer l'orientation spatiale d'un objet mobile ayant des mouvements selon des directions au moins de lacet et de tangage, cet objet étant équipé d'un système de réception comportant au moins un détecteur optique plan sur lequel est projeté une tache lumineuse d'un faisceau lumineux émis par une source émettrice faisant partie d'un système d'émission.To achieve such an objective, the method according to the invention is to project on the optical detector, a light spot whose distance between its center of gravity and its perimeter is not constant and to detect the variation of orientation of the spot. in the plane of the optical detector to determine the variation of position of the object in a direction of roll. Another object of the invention is to propose a device for determining the spatial orientation of a moving object having movements in at least yaw and pitch directions, this object being equipped with a reception system comprising at least a planar optical detector on which is projected a light spot of a light beam emitted by a transmitting source forming part of a transmission system.
Selon l'invention, le dispositif comporte une unité de traitement apte à acquérir au moins une partie du contour de la tache lumineuse formée sur le détecteur optique et à comparer les variations du contour de la tache lumineuse apparaissant sur le détecteur optique en fonction des mouvements de l'objet de manière à en déduire une variation d'orientation spatiale de l'objet.According to the invention, the device comprises a processing unit able to acquire at least a part of the contour of the light spot formed on the optical detector and to compare the variations of the contour of the light spot appearing on the optical detector according to the movements of the object so as to deduce a variation of spatial orientation of the object.
Le dispositif selon l'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour équiper un système télescopique à plusieurs segments de manière à déterminer l'orientation spatiale d'un segment par rapport à un autre segment à la suite d'un déplacement relatif entre les segments. Pour atteindre un tel objectif, un autre objet de l'invention est de proposer un système télescopique comportant au moins un module de déplacement dont chaque module de déplacement comporte :The device according to the invention finds a particularly advantageous application for equipping a multi-segment telescopic system so as to determine the spatial orientation of one segment with respect to another segment as a result of a relative displacement between the segments. To achieve such an objective, another object of the invention is to propose a telescopic system comprising at least one displacement module of which each displacement module comprises:
- un segment d'entrée et un segment de sortie reliés respectivement à un équipage d'entrée et à un équipage de sortie mobiles en translation selon des directions parallèles mais en sens opposé entre deux positions de fin de course, correspondant à des positions déployée et repliée des segments d'entrée et de sortie, le segment d'entrée étant monté solidaire du système d'émission tandis que le segment de sortie est équipé du système de réception,an input segment and an output segment respectively connected to an input and an output gear movable in translation in parallel directions but in opposite directions between two end-of-travel positions, corresponding to deployed positions and folded input and output segments, the input segment being mounted integral with the transmission system while the output segment is equipped with the receiving system,
- au moins deux mécanismes de transformation d'un mouvement de rotation en un mouvement de translation comportant chacun un système rotatif et un système de translation, les équipages mobiles étant assemblés aux systèmes de translation de manière symétriquement opposée entre leurs positions de fin de course,at least two mechanisms for transforming a rotational movement into a translational movement each comprising a rotary system and a translation system, the mobile crews being assembled to the translation systems in a symmetrically opposite manner between their end-of-travel positions,
- des moyens de couplage entre les mécanismes de transformation de mouvement, afin d'assurer le déplacement simultané en sens opposé des équipages mobiles,means of coupling between the mechanisms of transformation of movement, in order to ensure the simultaneous displacement in the opposite direction of the mobile crews,
- un système moteur d'entraînement en rotation d'au moins un mécanisme de transformation.a drive system for rotating at least one transformation mechanism.
Le dispositif selon l'invention trouve une autre application particulièrement avantageuse pour équiper un appareil de manipulation d'une tête de travail, au sens général, adapté pour être utilisé par exemple dans le domaine de l'usinage, la manipulation, la robotique ou la mesure. Le dispositif est apte à déterminer l'orientation spatiale de la tête de travail de l'appareil de manipulation à la suite d'un déplacement de la tête de travail.The device according to the invention finds another particularly advantageous application for equipping a handling apparatus with a working head, in the general sense, adapted to be used, for example, in the field of machining, manipulation, robotics or robotics. measured. The device is able to determine the spatial orientation of the working head of the handling device following a displacement of the working head.
Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure 1 est une vue schématique d'un exemple de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention.Various other characteristics appear from the description given below with reference to the accompanying drawings which show, by way of non-limiting examples, embodiments of the subject of the invention. Figure 1 is a schematic view of an exemplary embodiment of a device according to the invention.
La Figure 2 est un schéma illustrant le principe de formation d'une tache lumineuse sur un détecteur optique pour une position initiale de l'objet.Figure 2 is a diagram illustrating the principle of forming a light spot on an optical detector for an initial position of the object.
La Figure 3 est un schéma illustrant la déformation d'une tache lumineuse formée sur un détecteur optique à la suite d'un mouvement de lacet.Figure 3 is a diagram illustrating the deformation of a light spot formed on an optical detector as a result of yaw movement.
La Figure 4 est un schéma illustrant la déformation d'une tache lumineuse formée sur un détecteur optique à la suite d'un mouvement de tangage.Figure 4 is a diagram illustrating the deformation of a light spot formed on an optical detector as a result of a pitching motion.
La Figure 5 est un schéma illustrant la déformation d'une tache lumineuse formée sur un détecteur à la suite d'un mouvement de roulis.Figure 5 is a diagram illustrating the deformation of a light spot formed on a detector following a rolling motion.
La Figure 6 est un schéma illustrant le déplacement d'une tache lumineuse formée sur un détecteur à la suite d'un mouvement de déplacement selon deux directions linéaires et associé à un mouvement de roulis.Figure 6 is a diagram illustrating the displacement of a light spot formed on a detector as a result of a movement movement in two linear directions and associated with a roll motion.
La Figure 7 est un schéma illustrant le processus de reconstruction d'une tache lumineuse. La Figure 101 est une vue en perspective montrant un exemple de réalisation d'un système télescopique.Figure 7 is a diagram illustrating the process of reconstructing a light spot. Figure 101 is a perspective view showing an exemplary embodiment of a telescopic system.
Les Figures 102 et 103 illustrent en coupe élévation un exemple de réalisation d'un système télescopique en position respectivement replié et complètement déployé. La Figure 104 est une vue en coupe transversale prise sensiblement selon les lignes IV-IV de la Fig. 101.Figures 102 and 103 illustrate in elevation section an embodiment of a telescopic system in position respectively folded and fully deployed. Figure 104 is a cross-sectional view taken substantially along lines IV-IV of FIG. 101.
Les Figures 105 et 106 illustrent deux autres variantes de réalisation des mécanismes de transformation de mouvement mis en œuvre dans le système télescopique. Les Figures 107 à 109 illustrent en perspective un système télescopique qui comporte deux modules de déplacement. La Figure 110 illustre un autre exemple d'assemblage de deux modules de déplacement.Figures 105 and 106 illustrate two other alternative embodiments of the motion transformation mechanisms implemented in the telescopic system. Figures 107 to 109 illustrate in perspective a telescopic system which comprises two displacement modules. Figure 110 illustrates another example of assembly of two displacement modules.
Tel que cela ressort plus précisément de la Figure 1, l'objet de l'invention concerne un dispositif 1 adapté pour déterminer l'orientation spatiale d'un objet mobile 2 au sens général. Selon une caractéristique préférée de réalisation mais non limitative, l'objet 2 est un robot de manipulation. Par convention, l'objet 2 possède des mouvements selon trois directions perpendiculaires x,y,z entre elles, à savoir un mouvement de roulis correspondant à une rotation autour de la direction x, un mouvement de tangage correspondant à une rotation autour de la direction y et un mouvement de lacet correspondant à une rotation autour de la direction z. Comme cela sera expliqué dans la suite de la description, le dispositif 1 est apte à déterminer, selon une première variante de réalisation, l'orientation de l'objet mobile 2 possédant des mouvements de lacet z et de tangage y. Le dispositif 1 comporte un système d'émission A comportant au moins une source émettrice 3 d'un faisceau lumineux 4. De préférence, la source émettrice 3 est un laser émettant un faisceau laser 4 en direction de l'objet 2.As is more particularly apparent from Figure 1, the object of the invention relates to a device 1 adapted to determine the spatial orientation of a moving object 2 in the general sense. According to a preferred embodiment, but not limiting, object 2 is a handling robot. By convention, the object 2 has movements in three perpendicular directions x, y, z therebetween, namely a rolling motion corresponding to a rotation about the x direction, a pitching movement corresponding to a rotation around the direction y and a yaw movement corresponding to a rotation around the z direction. As will be explained in the following description, the device 1 is adapted to determine, according to a first embodiment, the orientation of the moving object 2 having z yaw and pitch y movements. The device 1 comprises a transmission system A comprising at least one emitting source 3 of a light beam 4. Preferably, the emitting source 3 is a laser emitting a laser beam 4 towards the object 2.
Le dispositif 1 comporte également un système de réception B comportant au moins un détecteur optique plan 5 monté solidaire par tous moyens appropriés, avec l'objet 2. I! doit être compris que le dispositif 1 conforme à l'invention est apte à déterminer les mouvements relatifs et en particulier de tangage et de lacet, de l'objet 2 par rapport à la source émettrice 3. A cet égard, il est à noter que la source émettrice 3 peut être fixe ou mobile. De même, le détecteur optique plan 5 peut être supporté par l'objet 2, de façon fixe ou avec une possibilité de mouvement.The device 1 also comprises a reception system B comprising at least one planar optical detector 5 mounted integral by any appropriate means, with the object 2. I! It should be understood that the device 1 according to the invention is able to determine the relative movements and in particular of pitch and yaw, of the object 2 with respect to the emitting source 3. In this respect, it should be noted that the emitting source 3 can be fixed or mobile. Similarly, the plane optical detector 5 can be supported by the object 2, fixedly or with a possibility of movement.
De manière classique, le faisceau lumineux 4 de la source émettrice 3 est projeté sur le détecteur optique plan 5. La projection du faisceau lumineux 4 sur le détecteur optique plan 5 conduit à l'apparition sur ce dernier, d'une tache lumineuse 6 délimitant ou présentant un contour déterminé. Dans l'exemple illustré, la tache lumineuse 6 présente la forme d'un rectangle.In a conventional manner, the light beam 4 of the emitting source 3 is projected on the optical plane detector 5. The projection of the light beam 4 on the optical plane detector 5 leads to the appearance on the latter of a light spot 6 delimiting or having an outline determined. In the example shown, the light spot 6 has the shape of a rectangle.
Selon une caractéristique de l'objet de l'invention, le détecteur optique plan 5 est un capteur d'acquisition optique de la tache lumineuse 6. De manière plus précise, le capteur d'acquisition optique 5 est un capteur optique d'images capable de donner la position des cellules illuminées de façon indépendante pour chacune des cellules. Par exemple, le capteur d'acquisition optique 5 est un capteur d'images CMOS ou un CCD dont les cellules sensibles sont placées et repérées dans un plan défini par un repère orthonormé selon les directions y, z.According to a feature of the subject of the invention, the plane optical detector 5 is an optical acquisition sensor of the light spot 6. More specifically, the optical acquisition sensor 5 is an optical image sensor capable of to give the position of the illuminated cells independently for each of the cells. For example, the optical acquisition sensor 5 is a CMOS image sensor or a CCD whose sensitive cells are placed and located in a plane defined by an orthonormal reference along the directions y, z.
Le système 1 comporte également une unité de traitement 8 reliée au détecteur optique plan 5. L'unité de traitement 8 comporte des moyens logiciels et matériels architectures autour d'une unité de calcul de manière à pouvoir traiter les signaux délivrés par le détecteur optique plan 5. Conformément à l'invention, l'unité de traitement 8 est apte à acquérir au moins une partie de la forme de la tache lumineuse 6 formée sur le détecteur optique plan 5. Il doit être considéré que l'acquisition au moins partielle de la forme de la tache lumineuse 6 correspond à l'acquisition d'au moins une partie de son contour et/ou de sa taille ou surface. En d'autres termes, la forme de la tache lumineuse 6 peut être définie par son contour et/ou sa taille ou surface selon les axes y, z du capteur. Par exemple, l'unité de traitement 8 est adaptée pour déterminer au moins une partie du contour de la tache lumineuse 6. A cet effet, l'unité de traitement prend en compte au moins les cellules sensibles illuminées par le faisceau lumineux 4 et situées à la périphérie de la tache lumineuse 6. A l'aide d'un logiciel de traitement d'images, l'unité de traitement 8 détermine au moins une partie du contour de la tache lumineuse 6.The system 1 also comprises a processing unit 8 connected to the plane optical detector 5. The processing unit 8 comprises software and hardware means architectures around a computing unit so as to be able to process the signals delivered by the optical plane detector 5. In accordance with the invention, the processing unit 8 is able to acquire at least part of the shape of the light spot 6 formed on the plane optical detector 5. It must be considered that the at least partial acquisition of the shape of the bright spot 6 corresponds to the acquisition of at least a part of its outline and / or its size or surface. In other words, the shape of the light spot 6 can be defined by its contour and / or its size or area along the y, z axes of the sensor. For example, the processing unit 8 is adapted to determine at least part of the contour of the light spot 6. For this purpose, the processing unit takes into account at least the sensitive cells illuminated by the light beam 4 and located at the periphery of the light spot 6. Using an image processing software, the processing unit 8 determines at least a part of the contour of the light spot 6.
Par ailleurs, l'unité de traitement 8 est apte à comparer les variations du contour de cette tache lumineuse apparaissant, au cours du temps, en fonction des mouvements de l'objet 2. Cette comparaison des variations du contour de la tache lumineuse 6 permet d'en déduire une variation d'orientation spatiale de l'objet. Ainsi, l'unité de traitement 8 compare les variations d'au moins une partie du contour et/ou de la taille de la tache lumineuse 6. En effet, il apparaît que le contour de la tache lumineuse créée sur le détecteur optique plan 5 change en fonction de l'orientation spatiale de l'objet par rapport à la source émettrice 3, comme cela va être montré dans la suite de la description.Moreover, the processing unit 8 is able to compare the variations of the contour of this light spot occurring over time as a function of the movements of the object 2. This comparison of the variations of the contour of the light spot 6 allows to deduce a variation spatial orientation of the object. Thus, the processing unit 8 compares the variations of at least part of the contour and / or the size of the light spot 6. Indeed, it appears that the contour of the light spot created on the optical detector 5 changes according to the spatial orientation of the object with respect to the emitting source 3, as will be shown in the following description.
La Figure 2 illustre une position d'orientation du détecteur optique plan 5 et par suite, de l'objet 2, dite initiale faisant apparaître sur le détecteur optique plan 5, une tache lumineuse 6 de forme rectangulaire s'étendant dans le plan y-z. Si il apparaît un mouvement de lacet relatif entre l'objet 2 et la source émettrice 3, c'est-à-dire une rotation selon la direction z, la tache lumineuse 6 subit une modification de contour selon la direction y comme cela apparaît clairement à la Figure 3. Dans l'exemple illustré, la tache lumineuse 6 s'est allongée selon un sens de la direction y par rapport à sa forme initiale. Bien entendu, une rotation selon la direction z selon un sens opposé conduit à un rétrécissement de la tache lumineuse 6. Ainsi, une détection de la variation du contour de la tache lumineuse 6 selon la direction y permet de déterminer un mouvement de lacet, c'est-à-dire une rotation de l'objet 2 selon la direction z. Il est à noter que l'agrandissement ou le rétrécissement de la tache lumineuse 6 est considéré comme une variation du contour de la tache lumineuse 6 même si la tache lumineuse conserve une forme générale rectangulaire. Le contour de la tache lumineuse 6 peut varier en passant par exemple de circulaire à elliptique dans le cas d'un faisceau lumineux circulaire. De même, si il apparaît un mouvement de tangage relatif entre l'objet 2 et la source émettrice 3, c'est-à-dire une rotation selon la direction y, la tache lumineuse 6 subit une modification de contour selon la direction z comme cela apparaît clairement à la Figure 4. Dans l'exemple illustré, la tache lumineuse 6 s'est allongée selon un sens de la direction z par rapport à sa forme initiale. Bien entendu, une rotation selon la direction y selon un sens opposé conduit à un rétrécissement de la tache lumineuse 6. Ainsi, une détection de la variation du contour de la tache lumineuse 6 selon la direction z permet de déterminer un mouvement de tangage, c'est-à-dire une rotation de l'objet 2 selon la direction y.FIG. 2 illustrates an orientation position of the planar optical detector 5 and consequently of the object 2, referred to as the initial object, showing on the planar optical detector 5 a rectangular light spot 6 extending in the plane yz. If there is a relative yaw movement between the object 2 and the emitting source 3, that is to say a rotation in the z direction, the light spot 6 undergoes a contour modification in the y direction as clearly appears. In the illustrated example, the light spot 6 has elongated in a direction of the direction y relative to its initial shape. Of course, a rotation in the direction z in an opposite direction leads to a narrowing of the light spot 6. Thus, a detection of the variation of the contour of the light spot 6 in the direction y allows to determine a yaw movement, c that is to say a rotation of the object 2 in the direction z. It should be noted that the enlargement or narrowing of the light spot 6 is considered as a variation of the contour of the light spot 6 even if the light spot retains a generally rectangular shape. The contour of the light spot 6 can vary, for example from circular to elliptical in the case of a circular light beam. Similarly, if there is a relative pitching movement between the object 2 and the emitting source 3, that is to say a rotation in the direction y, the light spot 6 undergoes a contour modification in the direction z as this is clearly shown in FIG. 4. In the illustrated example, the light spot 6 has elongated along a direction of the z direction with respect to its initial shape. Of course, a rotation in the direction y in a direction opposite leads to a narrowing of the light spot 6. Thus, a detecting the variation of the contour of the light spot 6 along the direction z makes it possible to determine a pitching movement, that is to say a rotation of the object 2 in the direction y.
Il est à noter qu'un mouvement de tangage ou de lacet conduit en fait à un rétrécissement et un allongement du contour de la tache lumineuse 6, de part et d'autre de l'axe de rotation du détecteur optique plan 5. Ainsi, un mouvement de tangage ou de lacet entraine d'une part un rétrécissement de la tache lumineuse 6 selon un sens de la direction et d'autre part, un agrandissement de la tache lumineuse 6 selon un sens opposé de cette direction comme cela apparaît clairement sur les Fig. 3 et 4.It should be noted that a pitching or yawing movement actually leads to a narrowing and an elongation of the contour of the light spot 6, on either side of the axis of rotation of the plane optical detector 5. Thus, a pitching or yawing movement causes, on the one hand, a narrowing of the light spot 6 in a directional direction and, on the other hand, an enlargement of the light spot 6 in a direction opposite to this direction, as clearly appears on Figs. 3 and 4.
Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, le système 1 comporte des moyens adaptés pour déterminer le sens du changement d'orientation de l'objet 2. A cet égard, il est rappelé que le faisceau lumineux 4 projeté sur le détecteur optique 5 est caractérisé par son contour, l'intensité de lumière et sa ou ses longueurs d'ondes. Ainsi, pour déterminer le sens du changement d'orientation, l'unité de traitement 8 peut prendre en compte les changements du contour de la tache lumineuse 6. A cet égard, il est à noter qu'il peut être prévu de former grâce à des masques optiques par exemple, une tache lumineuse avec des caractéristiques géométriques propres suivant les directions y, z telles que des lignes sombres par exemple.According to an advantageous characteristic of realization, the system 1 comprises means adapted to determine the direction of the change of orientation of the object 2. In this respect, it is recalled that the light beam 4 projected on the optical detector 5 is characterized by its outline, the intensity of light and its wavelength (s). Thus, to determine the direction of the change of orientation, the processing unit 8 can take into account the changes in the contour of the light spot 6. In this respect, it should be noted that it can be expected to form by means of optical masks for example, a light spot with clean geometric characteristics along directions y, z such as dark lines for example.
Il doit être considéré que le sens du changement d'orientation de l'objet 2 peut être déterminé en prenant en compte l'intensité de lumière. En effet, les cellules sensibles du détecteur optique 5 reçoivent une intensité lumineuse qui est variable en fonction de leur position par rapport à la direction de rotation y, z. Pour une position donnée de l'objet et par suite pour une tache lumineuse correspondante de surface délimitant un contour déterminé, il apparaît un gradient d'intensité lumineuse. Si un mouvement de l'objet 2 intervient, les cellules du détecteur optique 5 enregistrent une modification de l'intensité lumineuse reçue par la projection du faisceau lumineux 4. L'unité de traitement 8 peut ainsi déterminer le rapport d'intensité lumineuse des cellules pour deux positions de l'objet de manière à déterminer le sens du changement d'orientation de l'objet. L'unité de traitement 8 assure ainsi l'acquisition d'au moins une partie de la surface de la tache lumineuse pour déterminer un gradient d'intensité lumineuse de la surface. L'unité de traitement 8 compare les gradients d'intensité lumineuse de la surface de la tache lumineuse pour en déduire le sens de variation d'orientation spatiale de l'objet.It must be considered that the direction of change of orientation of the object 2 can be determined by taking into account the intensity of light. Indeed, the sensitive cells of the optical detector 5 receive a light intensity which is variable according to their position with respect to the direction of rotation y, z. For a given position of the object and consequently for a corresponding luminous spot of surface delimiting a determined contour, a gradient of luminous intensity appears. If a movement of the object 2 occurs, the cells of the optical detector 5 record a change in the light intensity received by the projection of the light beam 4. The processing unit 8 can thus determine the luminous intensity ratio of the cells for two positions of the object so as to determine the direction of the change of orientation of the object. The processing unit 8 thus ensures the acquisition of at least a portion of the surface of the light spot to determine a luminous intensity gradient of the surface. The processing unit 8 compares the light intensity gradients of the surface of the light spot to deduce the direction of variation of spatial orientation of the object.
Selon cette variante, l'unité de traitement 8 est apte à déterminer le centre de gravité de la tache lumineuse 6 à partir de la forme de la tache lumineuse et de l'intensité lumineuse reçue par les cellules du détecteur optique 5. Le centre de gravité ainsi défini correspond à la projection sur le détecteur optique 5 du centre du faisceau lumineux projeté 4. Comme expliqué ci-dessus, le centre de gravité de la tache lumineuse 6 dépend de la forme et de l'intensité lumineuse reçue par les cellules du détecteur optique. Aussi, le centre de gravité de la tache lumineuse doit être compris comme correspondant au barycentre de ta tache lumineuse. Ainsi, le barycentre se confond ou non avec le centre de gravité en fonction respectivement de l'homogénéité ou de l'hétérogénéité de l'intensité lumineuse reçue par les cellules du détecteur optique 5.According to this variant, the processing unit 8 is able to determine the center of gravity of the light spot 6 from the shape of the light spot and from the light intensity received by the cells of the optical detector 5. The center of The gravity thus defined corresponds to the projection on the optical detector 5 of the center of the projected light beam 4. As explained above, the center of gravity of the light spot 6 depends on the shape and the light intensity received by the cells of the light. optical detector. Also, the center of gravity of the light spot should be understood as corresponding to the center of gravity of your light spot. Thus, the center of gravity is not identical with the center of gravity as a function respectively of the homogeneity or heterogeneity of the light intensity received by the cells of the optical detector 5.
Tel que cela ressort de la description qui précède, l'unité de traitement 8 est apte à déterminer les mouvements de lacet et de tangage de l'objet 2 par rapport à la source émettrice permettant d'en déduire la variation d'orientation de l'objet dans l'espace. Bien entendu, le dispositif 1 est apte à déterminer un mouvement combiné de lacet et de tangage.As is apparent from the foregoing description, the processing unit 8 is able to determine the yaw and pitch movements of the object 2 with respect to the emitting source making it possible to deduce therefrom the variation of orientation of the object. object in space. Of course, the device 1 is able to determine a combined movement of yaw and pitch.
Selon une variante préférée de réalisation, le dispositif 1 permet également de détecter un mouvement de roulis de l'objet 2, à savoir un mouvement de rotation de l'objet 2 autour de la direction x. Si il apparaît un mouvement de roulis relatif entre l'objet 2 et la source émettrice 3, c'est-à- dire une rotation selon la direction x, la tache lumineuse 6 subit une modification d'orientation de sa forme dans le plan y-z comme cela apparaît clairement à la Figure 5. Ainsi, une détection de la variation d'orientation de la tache lumineuse 6 dans le plan du détecteur optique 5 permet de déterminer un mouvement de roulis, c'est-à-dire une rotation de l'objet 2 selon la direction x. Ainsi, pour déterminer un mouvement de roulis de l'objet 2, il convient de détecter la variation d'orientation de la forme de la tache lumineuse 6 dans le plan y-z du détecteur optique 5. La tache lumineuse 6 projetée doit présenter une distance entre son centre de gravité et son périmètre qui n'est pas constante. En d'autres termes, la tache lumineuse 6 projetée peut présenter toutes formes adaptées à l'exception par exemple d'une forme circulaire de densité lumineuse uniforme. Ainsi, le faisceau lumineux 4 peut présenter une variation de densité lumineuse sur sa section. Par exemple, sur au moins une zone de la section du faisceau lumineux 4, la densité lumineuse peut être nulle. II est à noter qu'il peut être prévu aussi de projeter une deuxième tache lumineuse 6 sur le détecteur optique plan 5 issue d'une deuxième source émettrice afin de détecter la variation d'orientation des taches lumineuse 6 par rapport aux repères y, z du capteur. Il est à noter que l'utilisation de deux taches lumineuses 6 autorise que les taches lumineuses soient circulaires et de densité lumineuse uniforme.According to a preferred variant embodiment, the device 1 also makes it possible to detect a rolling movement of the object 2, namely a rotational movement of the object 2 around the direction x. If there is a relative roll motion between the object 2 and the emitting source 3, ie a rotation in the x direction, the light spot 6 undergoes a change of orientation of its shape in the plane yz as it appears 5. Thus, a detection of the variation of orientation of the light spot 6 in the plane of the optical detector 5 makes it possible to determine a roll motion, that is to say a rotation of the object 2 according to the direction x. Thus, to determine a roll motion of the object 2, it is necessary to detect the variation of orientation of the shape of the light spot 6 in the plane yz of the optical detector 5. The projected light spot 6 must have a distance between its center of gravity and its perimeter which is not constant. In other words, the projected light spot 6 may have any suitable shape except for example a circular shape of uniform light density. Thus, the light beam 4 may have a variation in light density on its section. For example, on at least one zone of the section of the light beam 4, the light density may be zero. It should be noted that it is also possible to project a second light spot 6 on the plane optical detector 5 coming from a second emitting source in order to detect the variation of orientation of the light spots 6 with respect to the marks y, z of the sensor. It should be noted that the use of two light spots 6 allows the light spots to be circular and of uniform light density.
Selon un exemple préféré de réalisation, le détecteur optique plan 5 est un capteur CMOS ou CDD. Ainsi, dans le cas d'un capteur d'image 5, l'unité de traitement 8 est capable de prendre en compte aussi bien les changements de forme de la tache lumineuse 6, que les changements d'orientation de la tache lumineuse 6. L'unité de traitement 8 est ainsi apte à déterminer les mouvements combinés ou indépendants de lacet, roulis et tangage que peut prendre l'objet 2.According to a preferred embodiment, the planar optical detector 5 is a CMOS or CDD sensor. Thus, in the case of an image sensor 5, the processing unit 8 is able to take into account both the shape changes of the light spot 6 and the orientation changes of the light spot 6. The processing unit 8 is thus able to determine the combined or independent movements of yaw, roll and pitch that the object 2 can take.
Il est à noter que dans la mesure où le capteur 5 est un capteur d'images, l'unité de traitement 8 est apte à déterminer aussi les mouvements de translation de l'objet selon la direction z et/ou la direction y. La Figure 6 montre le déplacement de la tache lumineuse 6 par rapport à sa position initiale (Fig. 2) à la suite d'un déplacement de l'objet selon les deux directions y et z et un mouvement de roulis. L'unité de traitement 8 est ainsi apte à déterminer le déplacement de l'objet 2, selon les directions z et/ou y, combiné ou non au déplacement en roulis, lacet et/ou tangage. Selon une variante préférée de réalisation, le système de réception B comporte en plus du détecteur optique plan 5, un capteur plan 11 sensible en continu au changement de position de la tache lumineuse 6 afin de détecter la variation de position de l'objet consécutif à un mouvement. En effet, le capteur CMOS ou CDD ne permet pas de suivre en continu le changement de position de la tache lumineuse 6 pour la précision souhaitée. Selon un premier exemple préféré de réalisation, le capteur 11 est un capteur optique plan. Selon un deuxième exemple de réalisation, le capteur 11 est réalisé par des accéléromètres disposés selon au moins deux directions. Selon l'exemple préféré de réalisation pour lequel le capteur 11 est un capteur optique plan, le dispositif 1 comporte un séparateur optique 13 du faisceau de lumière 4 émis par la source émettrice 3. Un tel séparateur optique 13 permet d'assurer la projection d'une tache lumineuse 6 à la fois sur le capteur d'acquisition optique 5 utilisé pour détecter les changements de forme de la tache lumineuse 6 et sur le capteur 11 capable de donner en continu le centre de gravité de la tache lumineuse 6. Le capteur 11 sensible en continu aux changements de position de la tache lumineuse peut être réalisé par exemple par un capteur PSD (Position Sensitive Detector) ou une diode à quadrants. La Fig. 7 permet de comprendre l'utilité de la mise en œuvre combinée des deux capteurs optiques 5 et 11. Par exemple, pour trois instants successifs ti, t2, t3, l'unité de traitement 8 fait l'acquisition de la position de la tache lumineuse 6, c'est-à-dire par exemple du centre de gravité Gi, G2, G3 de la tache lumineuse formée sur le capteur 11. Simultanément, l'unité de traitement 8 fait l'acquisition de la forme de la tache lumineuse 6 formée sur le capteur 5. Toutefois, compte tenu du temps de réponse du capteur 5, aucune image n'a pu être prise à l'instant t2 par le capteur 5. Seules les formes Fi et F3 ont pu être acquises aux instants ti et t3. Toutefois, dans la mesure où aux instants ti et t3, la position et l'orientation de la tache lumineuse ont pu être acquise, l'unité de traitement 8 détermine à l'instant t2, à l'aide de la position G2 de la tache et par corrélation, l'orientation et la forme F2 de la tache lumineuse à l'instant t.It should be noted that insofar as the sensor 5 is an image sensor, the processing unit 8 is able to determine also the translation movements of the object along the z direction and / or the y direction. Figure 6 shows the displacement of the light spot 6 with respect to its position initial (Fig. 2) following a displacement of the object in both directions y and z and a roll motion. The processing unit 8 is thus able to determine the displacement of the object 2, along the z and / or y directions, combined or not with the roll, yaw and / or pitch movement. According to a preferred variant embodiment, the reception system B additionally comprises the planar optical detector 5, a planar sensor 11 continuously responsive to the change of position of the light spot 6 in order to detect the variation of position of the object consecutive to a movement. In fact, the CMOS or CDD sensor does not make it possible to follow continuously the change of position of the light spot 6 for the desired precision. According to a first preferred exemplary embodiment, the sensor 11 is a planar optical sensor. According to a second exemplary embodiment, the sensor 11 is produced by accelerometers arranged in at least two directions. According to the preferred embodiment for which the sensor 11 is a planar optical sensor, the device 1 comprises an optical separator 13 of the light beam 4 emitted by the emitting source 3. Such an optical separator 13 makes it possible to ensure the projection of light. a light spot 6 at a time on the optical acquisition sensor 5 used to detect the shape changes of the light spot 6 and on the sensor 11 capable of continuously giving the center of gravity of the light spot 6. The sensor 11 continuously responsive to changes in position of the light spot can be achieved for example by a sensor PSD (Position Sensitive Detector) or a quadrant diode. Fig. 7 makes it possible to understand the utility of the combined implementation of the two optical sensors 5 and 11. For example, for three successive instants t 1 , t 2 , t 3 , the processing unit 8 acquires the position of the light spot 6, that is to say for example the center of gravity Gi, G 2 , G 3 of the light spot formed on the sensor 11. Simultaneously, the processing unit 8 acquires the shape of the light spot 6 formed on the sensor 5. However, taking into account the response time of the sensor 5, no image could be taken at time t 2 by the sensor 5. Only the shapes Fi and F 3 could be acquired at times t 1 and t 3 . However, insofar as at times t 1 and t 3 , the position and the orientation of the light spot could be acquired, the processing unit 8 determines at time t 2, using the position G 2 of the spot and by correlation, the orientation and the form F 2 of the light spot at time t Σ .
Selon une variante préférée de réalisation, le dispositif comporte également un système 20 de mesure de la distance selon la direction de roulis x entre la source émettrice 3 et l'objet 2. Ce système de mesure 20 peut être réalisé de toute manière appropriée. D'une manière générale, ce système de mesure 20 comporte une source émettrice 21 d'un faisceau lumineux faisant partie du système d'émission A. Ce faisceau lumineux est apte à être reçu sur réflecteur optique 22 faisant partie du système de réception B. Par exemple, un tel système de mesure 20 peut être réalisé par l'intermédiaire d'un interféromètre. Selon un autre exemple de réalisation, cette mesure de distance peut être réalisée par des moyens mécaniques du type codeurs linéaires.According to a preferred embodiment, the device also comprises a system 20 for measuring the distance in the direction of roll x between the emitting source 3 and the object 2. This measuring system 20 can be made in any appropriate manner. In general, this measuring system 20 comprises a source 21 emitting a light beam forming part of the transmission system A. This light beam is able to be received on an optical reflector 22 forming part of the reception system B. For example, such a measurement system 20 can be realized via an interferometer. According to another exemplary embodiment, this distance measurement can be performed by mechanical means of the linear encoder type.
Le dispositif 1 de détermination de l'orientation spatiale d'un objet trouve une application particulièrement avantageuse pour équiper un système télescopique 101 adapté pour occuper toutes positions entre une position complètement repliée (Fig. 102) et une position complètement déployée (Fig. 103). Le système 101 comporte au moins un et dans l'exemple illustré, un module 101i comportant un segment d'entrée 103 et un segment de sortie 104 reliés respectivement à un équipage d'entrée 105 et un équipage de sortie 106, mobiles en translation selon des directions parallèles schématisées respectivement par des axes x et x'. Les segments 103, 104 sont dits d'entrée et de sortie afin de les distinguer, en considérant que ces segments peuvent être identiques ou différents. Les segments d'entrée 103 et de sortie 104 sont considérés comme les segments proximal et distal du système télescopique 101. Le système télescopique 101 comporte également au moins deux mécanismes 108, 109, de transformation d'un mouvement de rotation en un mouvement de translation, comportant chacun un système rotatif 180,The device 1 for determining the spatial orientation of an object finds a particularly advantageous application for equipping a telescopic system 101 adapted to occupy any position between a completely folded position (Fig. 102) and a fully extended position (Fig. 103). . The system 101 comprises at least one and in the illustrated example, a module 101i having an input segment 103 and an output segment 104 respectively connected to an inlet crew 105 and an output crew 106, movable in translation according to parallel directions schematized respectively by x and x 'axes. Segments 103, 104 are called input and output to distinguish them, considering that these segments may be the same or different. The input and output segments 104 and 103 are considered as the proximal and distal segments of the telescopic system 101. The telescopic system 101 also comprises at least two mechanisms 108, 109 for transforming a rotational movement into a translation movement, each comprising a rotary system 180,
190, et un système de translation 181, 191. Il est à noter que les systèmes de translation 181, 191, sont assemblés respectivement aux équipages mobiles 105, 106, pour assurer le déplacement de ses équipages mobiles selon les axes x et x'.190, and a translation system 181, 191. It should be noted that the translation systems 181, 191, are assembled respectively to the mobile crews 105, 106, to ensure the movement of its moving crews along the x and x 'axes.
Dans l'exemple de réalisation illustré aux Fig. 101 à 104, chaque mécanisme de transformation 108, 109, comporte en tant que système de translation 181, 191, un brin d'un moyen d'entraînement flexible sans fin tel qu'une chaîne, ou comme illustré une courroie crantée. Chaque brin 181,In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 101 to 104, each transformation mechanism 108, 109 has as a translation system 181, 191, a strand of an endless flexible drive means such as a chain, or as illustrated a toothed belt. Each strand 181,
191, de la courroie est donc assemblé respectivement à un équipage mobile 105, 106, par l'intermédiaire par exemple, d'une pince 105i, 106i fixée par tous moyens appropriés sur les brins 181, 191. Par ailleurs, les systèmes rotatifs 180, 190, comportent au moins un système moteur d'entraînement en rotation et au moins un système d'entraînement en rotation de renvoi. Dans l'exemple illustré, le système moteur d'entraînement en rotation comporte une poulie 190 entraînée par un système moteur 111 te! qu'un moto-réducteur, tandis que le système d'entraînement en rotation de renvoi comporte une poulie 180. Les poulies 180, 190, sont entraînées simultanément en rotation à l'aide de la courroie 181, 191. Bien entendu, chaque courroie peut être équipée d'un mécanisme de tension de la courroie.191, the belt is assembled respectively to a movable element 105, 106, for example by means of a clamp 105i, 106i fixed by any appropriate means on the strands 181, 191. Moreover, the rotary systems 180 , 190, comprise at least one rotary drive motor system and at least one return rotation drive system. In the illustrated example, the rotational drive motor system comprises a pulley 190 driven by a motor system 111 te! a geared motor, while the drive system in rotation of reference comprises a pulley 180. The pulleys 180, 190 are driven simultaneously in rotation using the belt 181, 191. Of course, each belt can be equipped with a belt tensioning mechanism.
Selon une caractéristique de réalisation, les mécanismes de transformation de mouvement 108, 109 sont pourvus de moyens de couplage pour déplacer les équipages mobiles 105 et 106, simultanément mais en sens opposé. Dans l'exemple illustré, le couplage est réalisé par la courroie sans fin 181, 191 montée de manière que lors du déplacement d'un brin 181 dans un sens, l'autre brin 191 se déplace dans un sens opposé. Le déplacement des brins 181, 191, conduit au déplacement des équipages mobiles 105, 106, selon deux sens opposés. Les équipages mobiles 105, 106, sont ainsi aptes à se déplacer entre deux positions de fin de course illustrées plus particulièrement aux Fig. 102 et 103. L'une des positions de fin de course des équipages mobiles illustrée à la Fig. 102 correspond à la position repliée des segments d'entrée 103 et de sortie 104, tandis que l'autre position de fin de course illustrée à la Fig. 103 correspond à la position déployée des segments d'entrée 103 et de sortie 104.According to an embodiment characteristic, the movement transformation mechanisms 108, 109 are provided with coupling means for moving the moving equipments 105 and 106 simultaneously but in opposite directions. In the illustrated example, the coupling is performed by the endless belt 181, 191 mounted so that when moving a strand 181 in one direction, the other strand 191 moves in an opposite direction. The displacement of the strands 181, 191, leads to the displacement of the moving equipments 105, 106, in two opposite directions. Crews Mobile devices 105, 106 are thus able to move between two end-of-travel positions, illustrated more particularly in FIGS. 102 and 103. One of the end positions of the traveling crews illustrated in FIG. 102 corresponds to the folded position of the input and output segments 104, while the other end position illustrated in FIG. 103 corresponds to the deployed position of the input and output segments 104 and 104.
Il est à noter que le moto-réducteur 111 est apte à être piloté selon ses deux sens de rotation de manière que la rotation de la poulie 190 dans l'un ou l'autre sens entraîne le déplacement des équipages mobiles 105, 106 selon l'un ou l'autre des sens de translation, selon les axes x, x'. Le moto-réducteur 111 est ainsi commandé pour obtenir le déploiement ou le repliement des segments d'entrée 105 et de sortie 106, selon une amplitude plus ou moins grande pouvant atteindre l'écart entre les deux positions de fin de course. II ressort que les équipages mobiles 105, 106, sont assemblés au système de translation 181, 191, de manière symétriquement opposée entre leurs positions de fin de course. Tel que cela apparaît clairement sur les Fig. 102 et 103, ce montage symétrique opposé des équipages mobiles 105, 106, permet d'obtenir, par le déplacement en sens opposé des brins 181, 191 de la courroie, le déplacement simultané selon des sens opposés, des équipages mobiles 105, 106 et par suite des segments d'entrée 103 et de sortie 104.It should be noted that the geared motor 111 is capable of being driven in its two directions of rotation so that the rotation of the pulley 190 in one or the other direction causes the displacement of the moving crews 105, 106 according to FIG. one or the other of the directions of translation, along the axes x, x '. The geared motor 111 is thus controlled to obtain the deployment or folding of the input segments 105 and output 106, with a greater or smaller amplitude up to the difference between the two end positions. It appears that the mobile crews 105, 106, are assembled to the translation system 181, 191, symmetrically opposite between their end positions. As is clear from Figs. 102 and 103, this opposite symmetrical arrangement of the moving equipments 105, 106 makes it possible, by the displacement in opposite directions of the strands 181, 191 of the belt, to simultaneously move in opposite directions, the moving crews 105, 106 and as a result of the input and output segments 104 and 104.
Selon une caractéristique préférée de réalisation, les segments d'entrée 103 et de sortie 104 sont reliés aux équipages mobiles 105, 106, de manière à s'étendre principalement entre les positions de fin de course des équipages 105, 106, lorsque ces derniers occupent deux positions symétriquement opposées de fin de course. Une telle disposition permet d'obtenir un système télescopique présentant un encombrement limité en position repliée des segments d'entrée 103 et de sortie 104, et une course de déploiement optimisé. La course d'extension des segments d'entrée 105 et de sortie 106 est égale à la distance entre les deux positions de fin de course des équipages mobiles, de sorte que l'amplitude de déploiement du module selon l'invention est égale à deux fois la distance entre les deux positions de fin de course.According to a preferred embodiment, the input and output segments 104 104 are connected to the moving crews 105, 106, so as to extend mainly between the end positions of the crews 105, 106, when they occupy two symmetrically opposite end positions. Such an arrangement provides a telescopic system having a limited space in the folded position of the input segments 103 and output 104, and an optimized deployment race. The extension stroke of the input 105 and output 106 segments is equal to the distance between the two end positions of stroke moving crews, so that the amplitude of deployment of the module according to the invention is equal to twice the distance between the two end positions.
Selon une autre caractéristique avantageuse, chaque module 101 se présente sous une forme compacte. Selon une variante préférée de réalisation, le module 101 présente une forme générale parallélépipédique. Le module 101 comporte ainsi une structure porteuse 115 constituée par exemple par deux flasques 116 montés en vis-à-vis parallèlement l'un à l'autre. Les flasques 116 sont pourvus, à leurs deux extrémités, de plaques de jonction 117 par exemple assemblées par tout moyen approprié aux flasques 116. Cette structure porteuse 115 supporte de toute manière appropriée, les axes de rotation 120, 121 des poulies 180, 190. Il est à noter que l'axe de rotation 121 de la poulie 190 est calé en rotation avec l'arbre de sortie du moto-réducteur 111. Les poulies 180, 190 sont positionnées entre les flasques 116 en étant situées à proximité des plaques de jonction 117. Le diamètre des poulies 180, 190 est tel que les brins 181, 191 de la courroie se situent légèrement en retrait par rapport au plan passant par les rebords voisins des flasques 116. Les équipages mobiles 105, 106 se déplacent ainsi de part et d'autre du module au niveau de ses deux faces ouvertes délimitées par les flasques 116. Dans l'exemple illustré, chaque segment d'entrée 103 et de sortie 104 est réalisé par une plaque possédant une forme rectangulaire de largeur sensiblement égale à la largeur du module définie par les deux plaques de jonction 117 de manière que le module possède un encombrement transversal limité. En d'autres termes, les segments d'entrée 103 et de sortie 104 viennent sensiblement recouvrir les faces ouvertes délimitées par les flasques 116. Bien entendu, les segments d'entrée 103 et de sortie 104 peuvent présenter des dimensions différentes (plus petites ou plus grandes que les flasques) ou des formes diverses différentes d'une plaque, telles qu'une tige ou un profilé. Selon une caractéristique préférée, chaque équipage d'entrée 105 et de sortie 106 est pourvu d'au moins un et de préférence de deux systèmes de guidage 125, disposés de manière symétrique par rapport à l'axe de symétrie du module, qui est parallèle à la direction de déplacement x, x' des segments d'entrée 103 et de sortie 104. Par exemple, chaque système de guidage 125 comporte un rail de guidage 126 fixé sur la structure porteuse, et plus précisément sur le rebord d'un flasque 116. Chaque système de guidage 125 comporte également un patin 127 fixé à un segment d'entrée ou de sortie, et coopérant avec un rail 126. La forme des patins 127 est bien entendu complémentaire à celle des rails 126. Tel que cela ressort de la Fig. 104, la section droite transversale des rails 126 est en C ou en oméga pour retenir les patins 127 selon les deux directions perpendiculaires à la direction de déplacement x, x'.According to another advantageous characteristic, each module 101 is in a compact form. According to a preferred embodiment, the module 101 has a generally parallelepipedal shape. The module 101 thus comprises a carrier structure 115 constituted for example by two flanges 116 mounted vis-a-vis parallel to each other. The flanges 116 are provided, at their two ends, junction plates 117 for example assembled by any suitable means to the flanges 116. This bearing structure 115 supports in any suitable manner, the axes of rotation 120, 121 of the pulleys 180, 190. It should be noted that the axis of rotation 121 of the pulley 190 is wedged in rotation with the output shaft of the geared motor 111. The pulleys 180, 190 are positioned between the flanges 116 while being located near the plates The diameter of the pulleys 180, 190 is such that the strands 181, 191 of the belt are slightly recessed relative to the plane passing through the adjacent flanges of the flanges 116. The moving crews 105, 106 thus move from and other of the module at its two open faces delimited by the flanges 116. In the illustrated example, each input segment 103 and output 104 is formed by a plate having a rectangular shape e of width substantially equal to the width of the module defined by the two junction plates 117 so that the module has a limited transverse bulk. In other words, the input and output segments 104 104 substantially cover the open faces delimited by the flanges 116. Of course, the input and output segments 104 and 103 may have different dimensions (smaller or smaller). larger than the flanges) or various different forms of a plate, such as a rod or a profile. According to a preferred characteristic, each input and exit gear 106 is provided with at least one and preferably two guide systems 125, arranged symmetrically with respect to the axis of symmetry of the module, which is parallel. to the direction of displacement x, x 'of the input and output segments 104 104. For example, each guide system 125 comprises a guide rail 126 attached to the carrier structure, and more precisely on the flange of a flange 116. Each guide system 125 also comprises a shoe 127 fixed to an input or output segment, and cooperating with a rail 126. The shape of the pads 127 is of course complementary to that of the rails 126. As can be seen from FIG. FIG. 104, the transverse cross section of the rails 126 is C or omega to retain the pads 127 in the two directions perpendicular to the direction of movement x, x '.
Il ressort de la description qui précède que le module 101 présente une forme compacte tout en autorisant une grande amplitude d'extension entre les deux extrémités des segments d'entrée 103 et de sortie 104. Selon un exemple d'application, le segment d'entrée 103 comporte des moyens de fixation 129 à un support fixe 130. Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 103, le module 101 permet d'obtenir une extension égale à deux fois la course entre les deux positions de fin de course. A cet égard, il est à noter que les positions de fin de course des équipages mobiles 105, 106 correspondent aux positions précédant la mise en butée ou en contact avec les poulies 180, 190. Ainsi, pour augmenter la course des équipages mobiles, il peut être prévu, comme illustré à la Fig. 105, qu'au moins un système d'entraînement en rotation, par exemple 180 comporte deux poulies 180i, 18O2 de renvoi pour les brins 181 et 191 de la courroie. Ces poulies 180i, 18O2 possèdent des diamètres inférieurs au diamètre de la poulie 180, ce qui permet d'augmenter la course des équipages mobiles en conservant le même encombrement au module. Bien entendu, il peut être envisagé de remplacer la poulie 190 par au moins deux poulies plus petites comme illustré à la Fig. 105. Dans les exemples illustrés aux Fig. 101 à 105, le mécanisme de transformation 108, 109 est de type à courroie et à poulie. La Fig. 106 illustre une autre variante de réalisation dans laquelle, au moins un, à savoir le mécanisme de transformation 108 comporte en tant que système rotatif, une vis à billes I8O3 entraînée en rotation par un système moteur 111. Le mécanisme de transformation 108 comporte en tant que système de translation, un écrou I8I1 assemblé à l'équipage mobile 105 par tous moyens appropriés. Dans l'exemple illustré à la Fig. 106, le mécanisme de transformation 109 est du type à courroie 181, 191 et poulie 180, 190 comme décrit aux Fig. 101 à 104. Le couplage entre les mécanismes 108, 109 est assuré par tous moyens appropriés tels qu'une pince de serrage 131 du brin 181 de la courroie, et fixé à l'écrou I8I1 de la vis à billes. Ainsi, le déplacement en translation de l'écrou I8I1 entraîne le déplacement simultané de la courroie 181, 191, et par suite de l'équipage mobile 106. Bien entendu il peut être envisagé de réaliser les deux mécanismes de transformation 108, 109 par des vis à billes et écrous.It follows from the foregoing description that the module 101 has a compact shape while allowing a large amplitude of extension between the two ends of the input segment 103 and the output segment 104. According to an example of application, the segment of 103 comprises fastening means 129 to a fixed support 130. As is more particularly apparent from FIG. 103, the module 101 provides an extension equal to twice the stroke between the two end positions. In this respect, it should be noted that the end positions of the moving crews 105, 106 correspond to the positions preceding the abutment or in contact with the pulleys 180, 190. Thus, to increase the travel of the traveling crews, can be provided, as shown in FIG. 105, that at least one rotary drive system, for example 180 comprises two pulleys 180i, 18O 2 for returning strands 181 and 191 of the belt. These pulleys 180i, 18O 2 have diameters smaller than the diameter of the pulley 180, which makes it possible to increase the stroke of the moving crews while keeping the same size of the module. Of course, it may be envisaged to replace the pulley 190 by at least two smaller pulleys as illustrated in FIG. 105. In the examples illustrated in FIGS. 101 to 105, the transformation mechanism 108, 109 is of the belt and pulley type. Fig. 106 illustrates another alternative embodiment in which, at least one, namely the transformation mechanism 108 comprises as a rotary system, a ball screw I8O 3 driven in rotation by a motor system 111. The transformation mechanism 108 comprises in as a translation system, an I8I nut 1 assembled to the mobile assembly 105 by any appropriate means. In the example illustrated in FIG. 106, the transformation mechanism 109 is of the belt type 181, 191 and pulley 180, 190 as described in FIGS. 101-104. The coupling between the mechanisms 108, 109 is provided by any suitable means such as a collet 131 of the strand 181 of the belt, and fixed to the nut I8I1 of the ball screw. Thus, the displacement in translation of the nut I8I1 causes the simultaneous displacement of the belt 181, 191, and consequently of the moving element 106. Of course it can be envisaged to realize the two transformation mechanisms 108, 109 by ball screws and nuts.
Dans les exemples qui précèdent, le système télescopique 101 comporte un seul module. Bien entendu, le système télescopique 101 peut être composé d'une série de modules assemblés les uns aux autres. De façon plus précise, le segment de sortie d'un module est relié à un segment d'entrée d'un module consécutif ou forme le segment d'entrée dudit module consécutif. Les Fig. 107 à 109 illustrent un système télescopique 101 comportant deux modules 101i et IOI2 conformes à l'invention. Le premier module 101i comporte un segment d'entrée 103i relié à une structure fixe 130. Le segment de sortie 104i est relié au segment d'entrée 1032 du deuxième module 10I2. Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 107 et 108, le segment de sortie 104i et le segment d'entrée 1032 forment une pièce unique s'étendant dans un plan de sorte que les deux modules 10 li, IOI2 peuvent être placés côte à côte en position repliée des modules. La pièce de liaison formant le segment de sortie du premier module et le segment d'entrée du deuxième module présente une forme optimisée en « S ».In the preceding examples, the telescopic system 101 comprises a single module. Of course, the telescopic system 101 may be composed of a series of modules assembled to each other. More specifically, the output segment of a module is connected to an input segment of a consecutive module or forms the input segment of said consecutive module. Figs. 107 to 109 illustrate a telescopic system 101 comprising two modules 101i and IOI 2 according to the invention. The first module 101i comprises an input segment 103i connected to a fixed structure 130. The output segment 104i is connected to the input segment 103 2 of the second module 10I 2 . As is more particularly apparent from Figs. 107 and 108, the output segment 104i and the input segment 103 2 form a single piece extending in a plane so that the two modules 10 li, IOI 2 can be placed side by side in the folded position of the modules. The connecting piece forming the output segment of the first module and the input segment of the second module has an optimized shape in "S".
Dans l'exemple de réalisation illustré aux Fig. 107 à 109, le segment d'entrée 103i du premier module 101i et le segment de sortie 1042 du deuxième module 10I2 sont situés sensiblement dans le même plan. La Fig. 110 illustre un autre exemple de réalisation dans lequel le segment de sortie 104i du premier module 101i est relié au segment d'entrée 1032 du deuxième module IOI2 en étant décalé de 90°. Selon cette variante, les modules 101i, IOI2 sont décalés entre eux de 90° en étant reliés entre eux par une pièce de liaison en forme d'équerre formant le segment de sortie 104i et le segment d'entrée 1032- Avantageusement, le segment d'entrée 1032 du deuxième module peut être guidé en translation par un système de guidage 125 tel que décrit ci-dessus comme un rail 126 fixé sur un flasque 116 du premier module 101i et coopérant avec un patin fixé sur le segment d'entrée 1032 du deuxième module.In the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 107 to 109, the input segment 103i of the first module 101i and the output segment 1042 of the second module 10I 2 are located substantially in the same plane. Fig. 110 illustrates another embodiment in which the output segment 104i of the first module 101i is connected to the input segment 1032 of the second IOI module 2 by being shifted by 90 °. According to this variant, the modules 101i, IOI 2 are offset from each other by 90 ° by being interconnected by an angle-shaped connecting piece forming the output segment 104i and the input segment 1032. Advantageously, the segment input 103 2 of the second module can be guided in translation by a guide system 125 as described above as a rail 126 fixed on a flange 116 of the first module 101i and cooperating with a shoe fixed on the input segment 103 2 of the second module.
Dans l'exemple illustré à la Fig. 110, les modules sont associés pour obtenir un déploiement essentiellement selon une direction. Bien entendu, il peut être envisagé de relier les modules selon différentes configurations mettant en œuvre ou non des articulations pour obtenir un déploiement dans l'espace selon une trajectoire souhaitée différente d'une direction linéaire.In the example illustrated in FIG. 110, the modules are associated to obtain a deployment essentially in one direction. Of course, it may be envisaged to connect the modules in different configurations using or not articulations to obtain a deployment in space along a desired path different from a linear direction.
Dans les exemples décrits aux Fig. 107 à 110, le système télescopique 101 comporte plusieurs modules de déplacement 101i, IOI2, permettant d'adapter l'amplitude de déploiement à l'utilisation envisagée. A cet égard, le segment d'entrée du premier module et le segment de sortie du dernier module sont adaptés à l'utilisation envisagée pour le système télescopique. Ces segments peuvent présenter toutes formes d'adaptation et être équipés de divers équipements ou appareillages tels qu'un porte outils, système de préhension, capteurs, actionneurs ou autres selon les domaines d'application. Tel que cela ressort plus précisément de la Fig. 109, le système télescopique 101 est destiné à être équipé d'un dispositif pour déterminer l'orientation spatiale en tant qu'objet, d'un segment par rapport à un autre. Dans l'exemple illustré à la Fig. 109, le système télescopique 101 comporte un premier module 101i, et un deuxième module IOI2. Le segment d'entrée 103i du premier module 101i est considéré fixe tandis que le segment de sortie 1042 du deuxième module 10I2 correspond à l'objet dont on veut connaître son orientation spatiale. Le système d'émission A du dispositif 1 est monté solidaire du segment d'entrée 103i du premier module tandis que le système de réception B du dispositif est monté solidaire du segment de sortie 1042 du deuxième module. De manière générale, en présence de plusieurs modules montés en série, le système d'émission A est monté sur le segment d'entrée du premier module tandis que le système de réception B est fixé sur le segment de sortie du dernier module.In the examples described in FIGS. 107 to 110, the telescopic system 101 comprises several displacement modules 101i, IOI 2 , to adapt the deployment amplitude to the intended use. In this respect, the input segment of the first module and the output segment of the last module are adapted to the intended use for the telescopic system. These segments can have any form of adaptation and be equipped with various equipment or equipment such as a tool holder, gripping system, sensors, actuators or other depending on the field of application. As is more particularly apparent from FIG. 109, the telescopic system 101 is intended to be equipped with a device for determining spatial orientation as an object, from one segment to another. In the example illustrated in FIG. 109, the telescopic system 101 comprises a first module 101i, and a second module IOI2. The input segment 103i of the first module 101i is considered fixed while the output segment 104 2 of the second module 10I 2 corresponds to the object whose spatial orientation is to be known. The transmission system A of the device 1 is mounted integral with the input segment 103i of the first module while the receiving system B of the device is mounted integral with the output segment 104 2 of the second module. In general, in the presence of several modules connected in series, the transmission system A is mounted on the input segment of the first module while the reception system B is fixed on the output segment of the last module.
Le dispositif 1 de détermination de l'orientation spatiale d'un objet trouve une autre application particulièrement avantageuse pour équiper un appareil de manipulation assurant le déplacement d'une tête de travail. Par exemple, la tête de travail peut être une tête de mesure, d'usinage ou de manipulation en étant pourvue d'un capteur, d'un actionneur et/ou d'un porte-outil. Bien entendu, le dispositif 1 est adapté pour déterminer l'orientation spatiale de tout type d'objet, différent d'un système télescopique ou d'un appareil de manipulation.The device 1 for determining the spatial orientation of an object finds another particularly advantageous application for equipping a handling apparatus ensuring the displacement of a working head. For example, the working head may be a measuring head, machining or manipulation being provided with a sensor, an actuator and / or a tool holder. Of course, the device 1 is adapted to determine the spatial orientation of any type of object, different from a telescopic system or a handling device.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. The invention is not limited to the examples described and shown because various modifications can be made without departing from its scope.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé pour déterminer au moins l'orientation spatiale d'un objet mobile (2) ayant des mouvements selon des directions au moins de lacet (z) et de tangage (y), cet objet étant équipé d'un système de réception (B) comportant au moins un détecteur optique plan (5) sur lequel est projeté au moins une tache lumineuse (6) d'un faisceau de lumière (4) émis par une source émettrice (3), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : projeter une tache lumineuse comportant au moins un contour déterminé, - acquérir au moins une partie du contour de la tache lumineuse (6) formée sur le détecteur optique (5), et comparer les variations du contour de la tache lumineuse (6) apparaissant sur le détecteur optique (5) en fonction des mouvements de l'objet de manière à en déduire une variation d'orientation spatiale de l'objet. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à comparer les variations du contour de la tache lumineuse (6) selon l'une et/ou l'autre des directions du détecteur optique pour en déduire un mouvement de lacet et/ou de tangage de l'objet selon l'une et/ou l'autre de ces directions. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à :1 - Method for determining at least the spatial orientation of a moving object (2) having movements in at least yaw (z) and pitch (y) directions, this object being equipped with a receiving system ( B) comprising at least one plane optical detector (5) on which is sprayed at least one light spot (6) of a light beam (4) emitted by an emitting source (3), characterized in that it comprises the following steps: projecting a light spot having at least one determined contour, - acquiring at least a part of the contour of the light spot (6) formed on the optical detector (5), and comparing the variations of the contour of the light spot (6) ) appearing on the optical detector (5) according to the movements of the object so as to deduce a spatial orientation variation of the object. 2 - Process according to claim 1, characterized in that it consists in comparing the variations of the contour of the light spot (6) in one and / or the other direction of the optical detector to derive a yaw movement and / or pitching the object according to one and / or the other of these directions. 3 - Process according to claim 1 or 2, characterized in that it consists of:
- projeter une tache lumineuse comportant une surface délimitant le contour déterminé,projecting a light spot having a surface delimiting the determined contour,
- à acquérir au moins une partie de la surface pour déterminer un gradient d'intensité lumineuse de ladite surface, et à comparer les variations de gradient d'intensité lumineuse de ladite surface pour en déduire le sens de variation d'orientation spatial de l'objet.acquiring at least a portion of the surface to determine a luminous intensity gradient of said surface, and comparing the variations in light intensity gradient of said surface in order to deduce therefrom the direction of variation of spatial orientation of the object.
4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à projeter sur le détecteur optique (5), une tache lumineuse (6) dont la distance entre son centre de gravité et son périmètre n'est pas constante et à détecter la variation d'orientation de la tache lumineuse (6) dans le plan du détecteur optique (5) afin de déterminer la variation de position de l'objet selon une direction de roulis (x).4 - Process according to claim 1, characterized in that it consists in projecting on the optical detector (5), a light spot (6) whose distance between its center of gravity and its perimeter is not constant and detecting the variation of orientation of the light spot (6) in the plane of the optical detector (5) to determine the variation of position of the object in a rolling direction (x).
5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il consiste à déterminer la position de la tache lumineuse (6) et à comparer ces variations de position pour en déduire un mouvement de l'objet.5 - Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that it consists in determining the position of the light spot (6) and to compare these position variations to deduce a movement of the object.
6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il consiste à mesurer la distance entre la source émettrice (3) et le détecteur optique (5) selon l'axe de roulis (x). 7 - Dispositif pour déterminer l'orientation spatiale d'un objet mobile (2) ayant des mouvements selon des directions au moins de lacet (z) et de tangage (y), cet objet étant équipé d'un système de réception (B) comportant au moins un détecteur optique plan (5) sur lequel est projeté une tache lumineuse (6) d'un faisceau lumineux (4) émise par une source émettrice (3) faisant partie d'un système d'émission (A), caractérisé en ce qu'il comporte une unité de traitement (8) apte à acquérir au moins une partie du contour de la tache lumineuse (6) formée sur le détecteur optique (5) et à comparer les variations du contour de la tache lumineuse (6) apparaissant sur le détecteur optique en fonction des mouvements de l'objet de manière à en déduire une variation d'orientation spatiale de l'objet.6 - Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that it consists in measuring the distance between the emitting source (3) and the optical detector (5) along the axis of roll (x). 7 - Device for determining the spatial orientation of a moving object (2) having movements in at least yaw (z) and pitch (y) directions, this object being equipped with a receiving system (B) having at least one planar optical detector (5) on which is projected a light spot (6) of a light beam (4) emitted by an emitting source (3) forming part of a transmission system (A), characterized in that it comprises a processing unit (8) able to acquire at least a part of the contour of the light spot (6) formed on the optical detector (5) and to compare the variations of the contour of the light spot (6). ) appearing on the optical detector according to the movements of the object so as to deduce a variation of spatial orientation of the object.
8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en tant que détecteur optique plan (5), un capteur d'images.8 - Device according to claim 7, characterized in that it comprises as an optical plane detector (5), an image sensor.
9 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le système de réception (B) comporte également un capteur sensible (11) en continu au changement de position de la tache lumineuse (6) afin de détecter la variation de position de l'objet.9 - Device according to claim 7, characterized in that the receiving system (B) also comprises a sensitive sensor (11) continuously at the change of position of the light spot (6) in order to detect the variation of position of the object.
10 - Dispositif selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comporte un séparateur optique (13) du faisceau de lumière (4) émis par la source émettrice, apte à assurer la projection d'une tache lumineuse (6) à la fois sur le capteur d'acquisition (5) optique sensible à un changement de forme et à un capteur sensible (11) en continu au changement de position de la tache lumineuse.10 - Device according to claims 8 and 9, characterized in that it comprises an optical separator (13) of the light beam (4) emitted by the emitting source, adapted to ensure the projection of a light spot (6) to both on the acquisition sensor (5) optical sensitive to a change of shape and to a sensitive sensor (11) continuously at the change of position of the light spot.
11 - Dispositif selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé à ce qu'il comporte un système de mesure (20) de la distance selon la direction de roulis (x) entre la source émettrice (3) et l'objet (2).11 - Device according to one of claims 7 to 10, characterized in that it comprises a measuring system (20) of the distance in the direction of roll (x) between the emitting source (3) and the object ( 2).
12 - Système télescopique comportant au moins un module de déplacement (100i, IOO2 ...) composé d'un segment d'entrée et d'un segment de sortie, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (1) conforme à l'une des revendications 7 à 11, pour déterminer l'orientation spatiale, en tant qu'objet, d'un segment par rapport à l'autre.12 - Telescopic system comprising at least one displacement module (100i, 100 2 ...) composed of an input segment and an output segment, characterized in that it comprises a device (1) according to one of claims 7 to 11 for determining the spatial orientation, as an object, of one segment relative to the other.
13 - Système télescopique selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque module de déplacement comporte :13 - telescopic system according to claim 12, characterized in that each displacement module comprises:
- un segment d'entrée (103) et un segment de sortie (104) reliés respectivement à un équipage d'entrée (105) et à un équipage de sortie (106) mobiles en translation selon des directions parallèles (x, x') mais en sens opposé entre deux positions de fin de course, correspondant à des positions déployée et repliée des segments d'entrée et de sortie, le segment d'entrée du premier module étant monté solidaire du système d'émission (A) tandis que le segment de sortie du dernier module est équipé du système de réception (B),an input segment (103) and an output segment (104) respectively connected to an input gear (105) and to an output gear (106) movable in translation in parallel directions (x, x ') but in the opposite direction between two end-of-travel positions corresponding to deployed and folded positions of the input and output segments, the input segment of the first module being mounted integral with the transmission system (A) while the output segment of the last module is equipped with the receiving system (B),
- au moins deux mécanismes (108, 109) de transformation d'un mouvement de rotation en un mouvement de translation comportant chacun un système rotatif (180, 190) et un système de translation (181, 191), les équipages mobiles (105, 106) étant assemblés aux systèmes de translation (181, 191) de manière symétriquement opposée entre leurs positions de fin de course,at least two mechanisms (108, 109) for transforming a rotational movement into a translational movement each comprising a rotary system (180, 190) and a translation system (181, 191), the mobile crews (105, 106) being assembled to the translation systems (181, 191) in a symmetrically opposite manner between their end positions,
- des moyens de couplage entre les mécanismes de transformation de mouvement (108, 109), afin d'assurer le déplacement simultané en sens opposé des équipages mobiles, - un système moteur (111) d'entraînement en rotation d'au moins un mécanisme de transformation (108, 109). 14 - Système télescopique selon la revendication 13, caractérisé en ce que les segments d'entrée (103) et de sortie (104) sont reliés aux équipages mobiles (105, 106) de manière à s'étendre principalement entre les positions de fin de course des équipages lorsque ces derniers occupent deux positions symétriquement opposées de fin de course.coupling means between the movement transformation mechanisms (108, 109), in order to ensure the simultaneous movement in the opposite direction of the moving crews, a motor system (111) for driving in rotation of at least one mechanism of transformation (108, 109). 14 - telescopic system according to claim 13, characterized in that the input segments (103) and output (104) are connected to the mobile crews (105, 106) so as to extend mainly between the end positions of race of crews when they occupy two symmetrically opposed positions of end of race.
15 - Système télescopique selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'au moins un mécanisme de transformation (108, 109) comporte en tant que système de translation, au moins un moyen d'entraînement flexible sans fin à deux brins (181, 191) et en tant que système rotatif, un système moteur d'entraînement en rotation (190) et au moins un système d'entraînement en rotation de renvoi (180).15 - telescopic system according to claim 13 or 14, characterized in that at least one transformation mechanism (108, 109) comprises as translation system, at least one endless flexible drive means with two strands (181 , 191) and as a rotary system, a rotational drive motor system (190) and at least one return rotation drive system (180).
16 - Système télescopique selon la revendication 15, caractérisé en ce que le système moteur d'entraînement en rotation (190) comporte au moins une poulie entraînée en rotation par un moto-réducteur (111) et en ce que le système d'entraînement en rotation de renvoi (180) comporte au moins une poulie reliée à l'autre poulie par le moyen d'entraînement flexible sans fin (181, 191).16 - telescopic system according to claim 15, characterized in that the rotary drive motor system (190) comprises at least one pulley rotated by a geared motor (111) and in that the drive system is return rotation (180) has at least one pulley connected to the other pulley by the endless flexible drive means (181, 191).
17 - Système télescopique selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'au moins un mécanisme de transformation (108, 109) comporte en tant que système rotatif, une vis à billes (I8O3) et en tant que système de translation, un écrou (I8I1) de la vis à billes.17 - telescopic system according to claim 13 or 14, characterized in that at least one transformation mechanism (108, 109) comprises as a rotary system, a ball screw (I8O3) and as a translation system, a nut (I8I1) of the ball screw.
18 - Système télescopique selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que le segment d'entrée (103) d'un premier module comporte des moyens de fixation (129) à un support fixe (130). 19 - Système télescopique selon la revendication 13 ou 18, caractérisé en ce que le segment de sortie (104) d'un module est relié à un segment d'entrée (103) d'un module consécutif ou forme le segment d'entrée dudit module consécutif.18 - telescopic system according to claim 13 or 14, characterized in that the input segment (103) of a first module comprises fixing means (129) to a fixed support (130). 19 - telescopic system according to claim 13 or 18, characterized in that the output segment (104) of a module is connected to an input segment (103) of a consecutive module or forms the input segment of said consecutive module.
20 - Système télescopique selon la revendication 13, caractérisé en ce que chaque module de déplacement comporte une structure porteuse (115) supportant les systèmes rotatifs et de translation. 21 - Système télescopique selon la revendication 13, caractérisé en ce que chaque équipage d'entrée (105) et de sortie (106) est pourvu d'au moins un et de préférence de deux systèmes de guidage (125) disposés de manière symétrique par rapport à l'axe de symétrie du module, parallèle à la direction de déplacement des segments.20 - telescopic system according to claim 13, characterized in that each displacement module comprises a carrier structure (115) supporting the rotary and translation systems. 21 - telescopic system according to claim 13, characterized in that each inlet (105) and outlet (106) is provided with at least one and preferably two guide systems (125) arranged symmetrically by relative to the axis of symmetry of the module, parallel to the direction of movement of the segments.
22 - Système télescopique selon la revendication 21, caractérisé en ce que chaque système de guidage (125) comporte un patin de guidage (127) fixé à un segment (103, 104) et coopérant avec un rail de guidage (126) fixé sur la structure porteuse (115). 23 - Système télescopique selon la revendication 20 ou 22, caractérisé en ce que la structure porteuse (115) comporte deux flasques (116) pourvus à leurs extrémités de plaques de jonction (117).22 - telescopic system according to claim 21, characterized in that each guide system (125) comprises a guide pad (127) fixed to a segment (103, 104) and cooperating with a guide rail (126) fixed on the carrier structure (115). 23 - telescopic system according to claim 20 or 22, characterized in that the carrier structure (115) comprises two flanges (116) provided at their ends with connecting plates (117).
24 - Système télescopique selon la revendication 13, caractérisé en ce que deux modules consécutifs (101i, IOI2) sont disposés côte à côte, tandis que le segment de sortie de l'un et le segment d'entrée de l'autre sont réalisés par un segment commun. 24 - telescopic system according to claim 13, characterized in that two consecutive modules (101i, IOI2) are arranged side by side, while the output segment of one and the input segment of the other are made by a common segment.
PCT/FR2008/051192 2007-06-28 2008-06-27 Method and device for determining the space orientation of a mobile object, and application of said device in a dual segment telescopic system WO2009007621A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0756090 2007-06-28
FR0756090A FR2918169B1 (en) 2007-06-28 2007-06-28 METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE SPATIAL ORIENTATION OF A MOBILE OBJECT, AND APPLICATION OF SUCH A DEVICE FOR A DOUBLE SEGMENT TELESCOPIC SYSTEM FOR EQUIPPING A HANDLING APPARATUS.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009007621A2 true WO2009007621A2 (en) 2009-01-15
WO2009007621A3 WO2009007621A3 (en) 2009-04-09

Family

ID=38993425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2008/051192 WO2009007621A2 (en) 2007-06-28 2008-06-27 Method and device for determining the space orientation of a mobile object, and application of said device in a dual segment telescopic system

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2918169B1 (en)
WO (1) WO2009007621A2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2160970A (en) * 1984-06-28 1986-01-02 Nicator Ab Arrangement for measuring wheel alignment and steering geometry in an automobile
US4708483A (en) * 1985-06-28 1987-11-24 Rexnord Inc. Optical measuring apparatus and method
US4804270A (en) * 1987-09-23 1989-02-14 Grumman Aerospace Corporation Multi-axis alignment apparatus
JPH01222876A (en) * 1988-02-29 1989-09-06 Toshiba Corp Industrial robot
US5056921A (en) * 1987-12-24 1991-10-15 Renishaw Plc Optical apparatus for use with inteferometric measuring devices

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2160970A (en) * 1984-06-28 1986-01-02 Nicator Ab Arrangement for measuring wheel alignment and steering geometry in an automobile
US4708483A (en) * 1985-06-28 1987-11-24 Rexnord Inc. Optical measuring apparatus and method
US4804270A (en) * 1987-09-23 1989-02-14 Grumman Aerospace Corporation Multi-axis alignment apparatus
US5056921A (en) * 1987-12-24 1991-10-15 Renishaw Plc Optical apparatus for use with inteferometric measuring devices
JPH01222876A (en) * 1988-02-29 1989-09-06 Toshiba Corp Industrial robot

Also Published As

Publication number Publication date
WO2009007621A3 (en) 2009-04-09
FR2918169B1 (en) 2009-10-30
FR2918169A1 (en) 2009-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1932001B1 (en) Optical device for measuring moving speed of an object relative to a surface
EP1955101A1 (en) Fluorescence-based scanning imaging device
EP0342123A1 (en) Method of positioning an object in respect to a plane, length measuring method and device for making use of it
FR2917660A1 (en) CLAMP FOR MANIPULATOR ROBOT WITH IMPROVED CLAMPING PRECISION AND MANIPULATOR ROBOT COMPRISING AT LEAST ONE SUCH CLAMP.
FR2491615A1 (en) OPTOELECTRONIC MEASUREMENT METHOD AND DEVICES FOR DETERMINING THE QUALITY OF DIFFUSED REFLECTION SURFACES
WO2013128135A1 (en) Orientation device for orientating a sensor probe
EP1751490B1 (en) Contour reading appliance comprising an effort sensor
EP1989506B1 (en) Method and system for measuring a diameter, and assembly line employing this system
EP1084379B1 (en) Optoelectric acqusition of shapes by chromatic coding with illumination planes
EP0750172A2 (en) Caliper gage for calibrating a reading apparatus of a spectacle frame shape and calibrating method therefor
WO2009007621A2 (en) Method and device for determining the space orientation of a mobile object, and application of said device in a dual segment telescopic system
WO2003008951A1 (en) Method for inspecting the surface of a roll cylinder and device therefor
EP0240396A1 (en) Process and device to measure during its movement the diameter of a filamentary object like an optical fibre
EP0177744B1 (en) Measuring head to measure diameters of cylindric objects
FR2713785A1 (en) Orientation tracking system of an observation instrument.
WO2020128333A1 (en) Apparatus and method for light-beam scanning microspectrometry
FR3031722A1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE TORQUE APPLIED TO A PEDAL AXIS
EP1763684B1 (en) Optical device for measuring displacement velocity of a first movable element with respect to a second element
FR2591736A1 (en) System for measuring the linear displacement of a cylindrical rod such as a thruster cylinder rod, thruster cylinder adapted for such a measurement and method of manufacture thereof
FR2610421A1 (en) Rotating-mirror optical beam deflector for laser printer
EP0319396B1 (en) Luminous source for an optical detector and optical measuring apparatus utilising said source
FR2713758A1 (en) Lens mounting frame internal contour automatic determining appts.
FR2659436A1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE CONFIGURATION OF A GLASS OF A GLASS, AND APPARATUS COMPRISING IT.
FR2758880A1 (en) SENSOR DEVICE, IN PARTICULAR FOR DETERMINING THE RELATIVE POSITION OF AN OBJECT IN THE SPACE, SUCH AS FOR EXAMPLE THE POSITION OF A WINDSCREEN OF A VEHICLE WITH RESPECT TO THIS VEHICLE
WO2007068860A2 (en) Device for automatically positioning an object with respect to an axis of elevation and/or a roll axis.

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08806119

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08806119

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2