EP1178153A1 - Procédé et dispositif de guidage pour l'insertion d'éléments dans le sol - Google Patents
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- EP1178153A1 EP1178153A1 EP01401856A EP01401856A EP1178153A1 EP 1178153 A1 EP1178153 A1 EP 1178153A1 EP 01401856 A EP01401856 A EP 01401856A EP 01401856 A EP01401856 A EP 01401856A EP 1178153 A1 EP1178153 A1 EP 1178153A1
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- B28B19/00—Machines or methods for applying the material to surfaces to form a permanent layer thereon
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- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
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- E01B29/00—Laying, rebuilding, or taking-up tracks; Tools or machines therefor
- E01B29/32—Installing or removing track components, not covered by the preceding groups, e.g. sole-plates, rail anchors
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- E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
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- E01B35/00—Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes
- E01B35/02—Applications of measuring apparatus or devices for track-building purposes for spacing, for cross levelling; for laying-out curves
Definitions
- the invention relates to a method for guiding a device intended to insert elements in the ground for the realization of a work and in particular to a method of guiding a saddle insertion device for the creation of a track of iron, of the type described in patent application EP 0 803 609, allowing to obtain the insertion of saddles in concrete, at a given position with accuracy less than a millimeter.
- the invention also relates to a device for inserting elements into the ground using such a method of guide.
- the object of the present invention is therefore to remedy these drawbacks by proposing a guidance process allowing the precise and rapid positioning of a device for inserting elements into the ground and which is simple and economical to install in action.
- the invention also relates to a device for inserting at least one element into the ground implementing the guidance method described above, characterized in that that it comprises at least one reflector intended to reflect a transmission sent by a measuring station and allowing to determine with precision the distance and the angle between the reflector and the measuring station.
- FIG. 1 represents a vehicle 11 for transporting a stool insertion device guided in position according to the prior art, over a slab 10 of front track hardening of concrete.
- the guiding of the vehicle 11 insertion of saddles along the track is carried out by means of two site guide rails 12 arranged on either side of the concrete slab 10 and serving as a reference for positioning the vehicle 11.
- the vehicle 11 seat insert is equipped with a roller 13 for holding the vehicle 11 on the rail 12 bearing on the upper face of one of the guide rails 12 and serving as reference along the insertion axis Z and of two holding rollers 13 bearing laterally on either side of the second guide rail 12 making it possible to reference the vehicle 11 in the plane X, Y perpendicular to the insertion axis Z.
- Such a guide method has the disadvantage of requiring the prior installation of site guide rails during a long and careful operation which slows down considerably the speed of progress in the construction of the railway.
- Figures 2 and 3 show a device 1 for inserting saddles 2 guided along the route of the railroad view by a particular embodiment of the process of guidance according to the invention.
- the stool insertion device 2 consists of a vehicle 1 mounted on four wheels, two of which are steered and the other two are drive, ensuring autonomous movement of the vehicle 1 according to a direction given.
- the vehicle 1 has a rear face equipped with an arm 5 motorized in translation and rotation along the three orthogonal axes X, Y, Z provided with a mechanism allowing very high precision movements.
- the arm 5, shown alone in FIG. 4, has a general shape in H and supports on its lower part two jacks 6 at the end of which are fixed the two saddles 2 intended to be inserted into a freshly poured concrete slab 10, the two saddles 2 being held by the arm 5, at a distance from each other corresponding to the gauge of the track to be installed.
- Arm 5 is equipped with a double inclinometer, not shown, permanently measuring the orientation of the arm 5 by in relation to the X and Y axes.
- the saddles 2 are of the conventional type and comprises a plate 21 made of rigid material, such as cast iron, and two anchors 22 each having a threaded rod making it possible to fix a rail on the saddle 2 by nuts.
- the saddle 2 also comprises two sealing rods 23 having a general shape cylindrical ensuring retention in the concrete slab 10 once it has hardened.
- the arm 5 has on its rear face three reflectors 7 intended to cooperate with a measuring station 3 installed on the edge of the railway to be installed.
- a reflector 7 is also mounted on the roof of the vehicle 1.
- Measuring station 3 located at the edge of the track is installed on a tripod vertically from a terminal 8 of topographic survey.
- the station measure 3 includes a laser distance measuring device fitted with optics transmitting and receiving optics to know with very great precision the distance and the angle separating the measuring station from all the reflectors 7 carried by the arm 5 and the vehicle 1.
- the laser measuring device used is for example the device marketed under the reference TC / TCA 2003 by the LEICA company.
- the measurement station 3 also includes a radio transmitter 9 sending the results of the measurements carried out at all times by the laser measuring device in direction of a receiver 30 carried by the vehicle 1.
- the receiver 30 of the vehicle 1 is connected to a computer 31 on board the vehicle 1, the computer 31 ensuring the calculation of the exact position of the arm 5 in space from the information sent by the measuring station 3 and the known position of terminal 8 for topographic reading.
- the computer 31 is connected to an automaton, not shown, which controls the displacement of the arm 5 and of the jacks 6 as well as the motors making it possible to orient and to move the vehicle 1.
- insertion vehicle 1 On the day of stool insertion 2, insertion vehicle 1 is brought over a portion of track where the concrete slab 10 has just been freshly poured and is not not yet hardened. From this starting position of vehicle 1, the station measure 3 is advantageously placed on the nearest terminal 8 allowing a direct aim on the rear face of the vehicle 1 and in particular on the reflectors 7 of the arm 5 and of the vehicle 1.
- the positioning of the measurement station 3 on the terminal 8 is very precisely, by placing the measuring station 3 directly above the terminal 8, and the coordinates of the measuring station 3 in X, Y, Z are determined in measuring the vertical distance between measuring station 3 and terminal 8 using a cane.
- the station 3 can also be placed at any point near the track rail allowing direct sighting on the reflectors 7, the coordinates in X, Y, Z of the measurement station 3 then being determined by targeting different points topographical 8 known using the measuring station 3 and determining from angles and distances measured the exact position of the measuring station 3.
- the laser measuring device distance is oriented towards the rear face of the vehicle 1 so that it can measure the distance and the angle separating it from each of the reflectors 7 and in particular the reflector 7 placed on the roof of the vehicle 1.
- the result of these measurements is sent immediately by radio waves from the transmitter 9 to computer 31 located on board vehicle 1 which then calculates the exact position of the vehicle 1 in space from the data sent by the measurement station 3 and the known position of the measuring station 3.
- the exact coordinates of the points at which saddles 2 must be inserted being previously stored in a memory of the computer 31, the computer 31 calculates from these points and from the position of the vehicle 1 measured by station 3, the gap between arm 5, then in a rest position from which a movement of a few centimeters following the six degrees of freedom is possible, from the position at which the next 2 saddles should be inserted. From this difference, computer 1 sends signals to the PLC which controls the driving and steering wheels so as to move the vehicle 1 along the axis of the track until bringing the articulated arm 5, stationary in the position of rest, substantially at the height of the theoretical stool insertion points 2. Good heard, taking into account the games existing in the transmission of vehicle 1, the positioning of vehicle 1 on the track is then not very precise, of the order of centimeter.
- the computer 31 checks the position arm 5 in space, from data sent by measurement station 3, and sends signals to the controller to control the movement of the articulated arm 5 along the six axes of freedom so as to bring, with very high precision, the saddles 2 carried by the arm 5 opposite the theoretical points of insertion of the saddles 2.
- the jacks 6 are then actuated to insert the saddles 2 into the concrete 10 no further hardened according to a process described in patent application EP 0803 609.
- the arm 5 is returned to the rest position and computer 31 searches for the coordinates of the following points at which new saddles 2 must be inserted.
- the guidance process to bring the vehicle 1 next to these new points is similar to that described previously.
- the measurement station 3 is regularly moved to the terminal topographic survey 8 closest to vehicle 1 allowing direct targeting on all the reflectors 7.
- Such a guidance method has the advantage of being very quickly operational and inexpensive to implement, requiring only the installation of terminals topographic survey every 50 m to 100 m and the establishment of the measures the day of the stool insertion operation.
- a method of guidance has the advantage of not using direct contact between the device stool insertion and the repository used, thus removing constraints that can be generated by the stool insertion device on the repository.
- the example describes a device for inserting saddles into a concrete slab but the guiding method according to the invention can equally well be used for the guiding of an insertion device of any element necessary for the realization of a work.
- the insertion device may be fitted with tracks instead of wheels or any other means allowing the displacement of the insertion device.
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Abstract
Description
- établissement de points topographiques et relevé des coordonnées de ces points dans un référentiel X,Y,Z ;
- mise en place d'une station de mesure à proximité de l'ouvrage et détermination de la position en X,Y,Z de la station de mesure en se référençant par rapport à un ou plusieurs points topographiques ;
- détermination, à l'aide de la station de mesure, de la distance et de l'angle séparant le dispositif d'insertion des éléments dans le sol de la station de mesure ;
- calcule de la position du dispositif d'insertion à l'aide de la distance et de l'angle mesurés et de la position connue de la station de mesure ;
- déplacement du dispositif d'insertion de façon à ce que les éléments soient en regard, et dans l'axe d'insertion, d'une position donnée au niveau de laquelle on souhaite insérer les éléments dans le sol ;
- la station de mesure comporte un procédé de mesure optique par laser coopérant avec des réflecteurs portés par le dispositif d'insertion ;
- on effectue des relevés topographiques au niveau de différents points de référence répartis le long de l'ouvrage et, au fur et à mesure de l'avancement du dispositif d'insertion, on déplace la station de mesure sur le point de relevé topographique permettant d'obtenir la plus grande précision de calcul à l'aide de la station de mesure ;
- la distance séparant deux points de relevé topographique successifs est comprise entre 50 m et 100 m de manière à obtenir une précision sur la mesure de la position des éléments insérés dans le sol inférieure à 1 mm ;
- le déplacement du dispositif d'insertion est commandé par un automate embarqué relié à un ordinateur embarqué, en fonction des données de distance et d'orientation communiquées à l'ordinateur à chaque instant par la station de mesure, de manière à amener les éléments supportés par le dispositif d'insertion sensiblement en regard, et dans l'axe d'insertion, de positions données dont les coordonnées sont stockées dans une mémoire de l'ordinateur ;
- le dispositif d'insertion comporte un bras supportant les éléments, le bras étant motorisé en translation et en rotation suivant trois axes orthogonaux entre eux, le mouvement du bras étant commandé par ordinateur de manière à amener précisément les éléments en regard et dans l'axe d'insertion des positions données ;
- l'ouvrage est une voie de chemin de fer et les éléments sont des selles destinées à supporter un rail de chemin de fer, les selles étant insérées dans une dalle de béton non encore durci.
- le dispositif comporte un bras motorisé en translation et en rotation suivant trois axes orthogonaux entre eux, le bras supportant les éléments destinés à être insérés dans le sol et comportant des réflecteurs permettant de connaítre, à l'aide de la station de mesure, l'emplacement dans l'espace du bras et des éléments à insérer dans le sol ;
- le dispositif comporte des roues motrices et/ou directrices ou des chenilles pour constituer un véhicule autonome dans ses déplacements, le châssis du véhicule étant lui même équipé d'un réflecteur ;
- le véhicule comporte un ordinateur recevant les données de la station de mesure et calculant la position du véhicule et du bras, l'ordinateur envoyant des signaux à l'automate pour commander le déplacement du véhicule et du bras afin d'assurer l'insertion des éléments dans le sol aux endroits prédéterminés ;
- lesdits éléments sont des selles destinées à supporter un rail de chemin de fer, lesdites selles étant insérées dans une dalle de béton non encore durci.
- La figure 1 est une vue schématique, en coupe, d'un dispositif d'insertion de selles destinées au support d'un rail de chemin de fer utilisant un procédé de guidage selon l'art antérieur ;
- La figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif d'insertion de selles utilisant un procédé de guidage selon un mode particulier de réalisation de l'invention ;
- La figure 3 est une vue schématique de dessus du dispositif d'insertion de selles de la figure 2 dans une courbe ;
- La figure 4 est une vue de détail du bras articulé du dispositif d'insertion de selles de la figure 2 ;
- La figure 5 représente un exemple de selle pouvant être utilisé pour réaliser une voie de chemin de fer.
Claims (11)
- Procédé de guidage d'un dispositif (1) destiné à insérer des éléments (2) dans le sol pour la réalisation d'un ouvrage, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :établissement de points topographiques (8) et relevé des coordonnées de ces points (8) dans un référentiel X,Y,Z ;mise en place d'une station de mesure (3) à proximité de l'ouvrage et détermination de la position en X,Y,Z de ladite station de mesure (3) en se référençant par rapport à un ou plusieurs points topographiques (8) ;détermination, à l'aide de ladite station de mesure (3), de la distance et de l'angle séparant ledit dispositif d'insertion (1) de la station de mesure (3) ;calcule de la position du dispositif (1) à l'aide de la distance mesurée et de la position connue de la station de mesure (3) ;déplacement du dispositif d'insertion (1) de façon à ce que lesdits éléments (2) soient en regard, et dans l'axe d'insertion, d'une position donnée au niveau de laquelle on souhaite insérer les éléments (2) dans le sol.
- Procédé de guidage d'un dispositif d'insertion (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite station de mesure (3) comporte un procédé de mesure optique par laser coopérant avec des réflecteurs (7) portés par le dispositif d'insertion (1) des éléments (2).
- Procédé de guidage d'un dispositif d'insertion (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l'on effectue des relevés topographiques au niveau de différents points (8) de référence répartis le long de l'ouvrage et en ce qu'au fur et à mesure de l'avancement du dispositif d'insertion (1), on déplace la station de mesure (3) sur le point (8) de relevé topographique permettant d'obtenir la plus grande précision de calcul à l'aide de la station de mesure (3).
- Procédé de guidage d'un dispositif d'insertion (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que la distance séparant deux points (8) de relevé topographique successifs est comprise entre 50 m et 100 m de manière à obtenir une précision sur la mesure de la position des éléments (2) inférieure à 1 mm.
- Procédé de guidage d'un dispositif d'insertion (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le déplacement du dispositif d'insertion (1) est commandé par un automate embarqué relié à un ordinateur (31) embarqué, en fonction des données de distance et d'orientation communiquées à l'ordinateur (31) à chaque instant par la station de mesure (3), de manière à amener lesdits éléments (2) supportés par le dispositif d'insertion (1) sensiblement en regard et dans l'axe d'insertion de positions données dont les coordonnées sont stockées dans une mémoire de l'ordinateur (31).
- Procédé de guidage d'un dispositif d'insertion (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositif d'insertion (1) comporte un bras (5) supportant lesdites éléments (2), ledit bras (5) étant motorisé en translation et en rotation suivant trois axes orthogonaux entre eux, le mouvement dudit bras (5) étant commandé par l'ordinateur (31) de manière à amener précisément les éléments (2) en regard et dans l'axe d'insertion des positions données.
- Procédé de guidage d'un dispositif d'insertion (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit ouvrage est une voie de chemin de fer et en ce que lesdits éléments (2) sont des selles destinées à supporter un rail de chemin de fer, lesdites selles (2) étant insérées dans une dalle de béton (10) non encore durci.
- Dispositif d'insertion (1) d'au moins un élément (2) dans le sol mettant en oeuvre un procédé de guidage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 et comportant au moins un réflecteur (7) destiné à réfléchir une émission envoyée par une station de mesure (3), caractérisé en ce qu'il comporte un bras (5) motorisé en translation et en rotation suivant trois axes orthogonaux entre eux, ledit bras (5) supportant les éléments (2) destinés à être insérés dans le sol et comportant des réflecteurs (7) permettant de connaítre, à l'aide de la station de mesure (3), l'emplacement dans l'espace dudit bras (5) et desdits éléments (2).
- Dispositif d'insertion (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte des roues motrices et/ou directrices ou des chenilles pour constituer un véhicule (1) autonome dans ses déplacements, le châssis dudit véhicule (1) étant lui même équipé d'un réflecteur (7).
- Dispositif d'insertion (1) selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comporte un ordinateur (31) recevant les données de la station de mesure (3) et calculant la position du véhicule (1) et dudit bras (5), ledit ordinateur (31) envoyant des signaux à l'automate pour commander le déplacement dudit véhicule (1) et du bras (5) afin d'assurer l'insertion desdits éléments (2) dans le sol aux endroits prédéterminés.
- Dispositif d'insertion (1) selon lune quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que lesdits éléments (2) sont des selles destinées à supporter un rail de chemin de fer, lesdites selles (2) étant insérées dans une dalle de béton (10) non encore durci.
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