FR2713332A1 - Optical appts. to measure the movement of a structure - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif pour déterminer les mouvements d'une structure mobile, comprenant au moins quatre sources lumineuses disposées de façon prédéterminée sur la structure, et au moins deux postes d'observation comprenant des capteurs aptes à délivrer des signaux électriques représentatifs de l'énergie lumineuse provenant desdites sources, associes à des moyens de calcul aptes à déterminer par triangulation, à partir desdits signaux électriques, les mouvements de la structure. The present invention relates to a device for determining the movements of a mobile structure, comprising at least four light sources arranged in a predetermined manner on the structure, and at least two observation stations comprising sensors capable of delivering electrical signals representative of the structure. light energy from said sources, associated with calculation means able to determine by triangulation, from said electrical signals, the movements of the structure.
On connaît par la publication FR-A-2 605 401 un dispositif comportant deux postes d'observation constitués chacun d'une caméra vidéo comprenant une matrice de capteurs située dans le plan focal d'une optique sphérique. Des moyens de calcul déterminent, par triangulation, à partir des positions des images des sources lumineuses sur chaque matrice de capteurs les coordonnées des sources lumineuses et les mouvements de la structure. Document FR-A-2 605 401 discloses a device comprising two observation stations, each consisting of a video camera comprising a sensor array located in the focal plane of a spherical optic. Calculation means determine, by triangulation, from the positions of the images of the light sources on each matrix of sensors the coordinates of the light sources and the movements of the structure.
La précision d'un tel dispositif connu est limitée d'une part par la basse résolution des caméras utilisées, et d'autre part par la faible vitesse de balayage des caméras, de sorte qu'il n'est pas possible de suivre de façon satisfaisante des mouvements rapides de la structure. Par ailleurs, les caméras sont le plus souvent équipées d'optiques à large champ d'ouverture en vue de couvrir la structure dans ses déplacements, ce qui en contrepartie diminue la taille de l'image des sources lumineuses sur la matrice de capteurs et la précision du dispositif. The accuracy of such a known device is limited on the one hand by the low resolution of the cameras used, and on the other hand by the low scanning speed of the cameras, so that it is not possible to follow satisfactory fast movements of the structure. Moreover, the cameras are most often equipped with wide-aperture optics to cover the structure in its movements, which in turn decreases the size of the image of the light sources on the sensor array and the accuracy of the device.
La présente invention a pour objet principal de remédier aux inconvénients précités des dispositifs connus, en proposant un dispositif perfectionné qui permette de suivre avec une meilleure précision des mouvements rapides d'une structure mobile. The main object of the present invention is to overcome the aforementioned drawbacks of known devices, by proposing an improved device which makes it possible to follow the movements of a mobile structure with greater accuracy.
Selon une première caractéristique de l'invention, chaque poste d'observation comporte une paire de caméras linéaires comprenant chacune une barrette de capteurs, les deux barrettes étant non parallèles entre elles et disposées sensiblement chacune dans le plan focal d'une optique cylindrique de génératrice non parallèle à la barrette. According to a first characteristic of the invention, each observation station comprises a pair of linear cameras each comprising a sensor strip, the two strips being non-parallel to each other and arranged substantially each in the focal plane of a cylindrical generator optic not parallel to the bar.
Dans une réalisation préférée, les deux caméras d'un poste d'observation sont fixées rigidement l'une à l'autre et les deux barrettes d'une paire sont orientées perpendiculairement entre elles, les génératrices des optiques cylindriques sont orientées perpendiculairement aux barrettes respectives et les caméras d'une paire sont orientées respectivement selon deux axes de visée parallèles entre eux. In a preferred embodiment, the two cameras of an observation station are fixed rigidly to one another and the two bars of a pair are oriented perpendicular to each other, the generatrices of the cylindrical optics are oriented perpendicular to the respective bars and the cameras of a pair are respectively oriented along two parallel axes of sight between them.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, chaque poste d'observation comporte une tourelle sur laquelle est montée la paire de caméras, cette tourelle étant commandée en rotation sous l'action de moyens d'asservissement de façon à suivre ladite structure dans ses déplacements. Ainsi, il n'est plus nécessaire d'équiper les caméras d'optiques à large champ d'ouverture comme cela était connu auparavant, et les caméras sont avantageusement équipées d'optiques à faible champ d'ouverture, typiquement inférieur à 10 . According to an advantageous characteristic of the invention, each observation station comprises a turret on which is mounted the pair of cameras, this turret being controlled in rotation under the action of servo means so as to follow said structure in its displacements . Thus, it is no longer necessary to equip the cameras with wide aperture field optics as was previously known, and the cameras are advantageously equipped with optics with a small aperture field, typically less than 10.
De préférence, le dispositif selon l'invention comporte en outre des moyens de différenciation aptes à faciliter l'identification des sources lumineuses, ce qui permet de réduire le temps nécessaire à l'identification des sources lumineuses par les moyens de calcul. Preferably, the device according to the invention further comprises differentiation means capable of facilitating the identification of the light sources, which makes it possible to reduce the time required for the identification of the light sources by the calculation means.
On peut ainsi proposer que les sources lumineuses s'allument séquentiellement. It can thus be proposed that the light sources turn on sequentially.
On peut également proposer que l'une au moins des sources lumineuses émette avec une puissance lumineuse particulière et que l'une au moins des sources lumineuses soit munie d'un cache, apte à masquer la lumière émise par cette source lumineuse dans une ou plusieurs directions déterminées, de façon à constituer pour plusieurs orientations données de la structure par rapport à un poste d'observation, des couples respectifs de numéros d'ordres de l'image de la source lumineuse émettant avec la puissance particulière, par rapport aux images des autres sources, sur les barrettes horizontale et verticale, différents entre eux. It can also be proposed that at least one of the light sources emits with a particular light power and that at least one of the light sources is provided with a cover, able to mask the light emitted by this light source in one or more determined directions, so as to constitute for a plurality of given orientations of the structure with respect to an observation station, respective pairs of order numbers of the image of the light source emitting with the particular power, with respect to the images of the other sources, on the horizontal and vertical bars, different from each other.
Avantageusement, ce cache est un manchon dont l'axe est centré sur la source lumineuse, présentant au moins une fenêtre longitudinale s'étendant sur un secteur angulaire de sa périphérie pour laisser passer la lumière dans une direction déterminée de l'espace. Advantageously, this cover is a sleeve whose axis is centered on the light source, having at least one longitudinal window extending over an angular sector of its periphery to allow the light to pass in a determined direction of the space.
Dans une réalisation du dispositif, celui-ci comporte quatre sources lumineuses définissant les sommets d'un tétraèdre, ces sources lumineuses étant situées d'un même côté d'un plan de référence lié à la structure et horizontal lorsque celle-ci est au repos. In one embodiment of the device, it comprises four light sources defining the vertices of a tetrahedron, these light sources being located on the same side of a reference plane linked to the structure and horizontal when the latter is at rest. .
Avantageusement, les sources lumineuses sont constituées par des lampes à incandescence dont les filaments sont cylindriques, d'axes parallèles entre eux et perpendiculaires audit plan de référence. Advantageously, the light sources consist of incandescent lamps whose filaments are cylindrical, axes parallel to each other and perpendicular to said reference plane.
Dans une réalisation du dispositif, les sources lumineuses sont situées à des distances strictement croissantes en éloignement dudit plan de référence, et sont dites respectivement première, deuxième, troisième et quatrième sources lumineuses, ces sources étant vues selon des élévations respectives strictement croissantes par les caméras pour l'ensemble des mouvements de la structure à observer, la première source étant munie d'un cache masquant d'une part la lumière émise dans un premier dièdre ouvert vers l'intérieur du tétraèdre, ayant pour arête l'axe du filament de cette première source et dont les plans contiennent les axes des filaments des deuxième et troisième sources respectivement et d'autre part la lumière émise dans un second dièdre symétrique du premier par rapport à l'axe du filament de la première source, la deuxième source étant munie d'un cache masquant la lumière émise dans le dièdre ouvert vers l'intérieur du tétraèdre, ayant pour arête l'axe du filament de cette deuxième source, et dont les plans contiennent les filaments des première et troisième sources respectivement, la troisième source étant munie d'un cache masquant d'une part la lumière émise dans un premier dièdre ouvert vers l'intérieur du tétraèdre, ayant pour arête l'axe du filament de cette troisième source et dont les plans contiennent respectivement les filaments des première et deuxième sources, et d'autre part la lumière émise dans un second dièdre symétrique du premier par rapport à l'axe du filament de la troisième source. La deuxième source émet avec la plus forte puissance lumineuse, les première et troisième sources émettent avec la même et plus faible puissance lumineuse et la quatrième source émet avec une puissance lumineuse comprise entre celle des première et deuxième sources. In one embodiment of the device, the light sources are located at strictly increasing distances away from said reference plane, and are respectively said first, second, third and fourth light sources, these sources being viewed according to respective increases strictly increasing by the cameras for all the movements of the structure to be observed, the first source being provided with a mask masking on the one hand the light emitted in a first dihedral open towards the inside of the tetrahedron, having as its edge the axis of the filament of this first source and whose planes contain the filament axes of the second and third sources respectively and secondly the light emitted in a second dihedral symmetrical of the first with respect to the filament axis of the first source, the second source being provided with a mask masking the light emitted into the dihedral open towards the inside of the tetrahedron, having to edge the axis of the filament of this second source, and whose planes contain the filaments of the first and third sources respectively, the third source being provided with a mask masking on the one hand the light emitted in a first dihedral open to the interior of the tetrahedron, having as an edge the filament axis of this third source and whose planes respectively contain the filaments of the first and second sources, and secondly the light emitted in a second dihedron symmetrical of the first with respect to the filament axis of the third source. The second source emits with the highest luminous power, the first and third sources emit with the same and lower light power and the fourth source emits with a luminous power between that of the first and second sources.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de réalisation non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé sur lequel - la figure I est une vue en perspective, schématique, d'un dispositif
conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective, partielle, d'un poste d'observation
conforme à l'invention, avec arrachement montrant les caméras, les
optiques cylindriques et les barrettes de capteurs associées, - la figure 3 est une vue en perspective, schématique, d'une source
lumineuse équipée d'un cache selon une première réalisation, - la figure 4 est une vue en perspective d'une source lumineuse équipée
d'un cache selon une deuxième réalisation, - la figure 5 est une vue de dessus, schématique, montrant dans une
première réalisation les dispositions relatives des sources lumineuses et
des caches associés, - la figure 6 est une vue de dessus, schématique, montrant dans une
deuxième réalisation les dispositions relatives des sources lumineuses et
des caches associés, - la figure 7 est une vue de dessus, schématique, montrant dans une
troisième réalisation les dispositions relatives des sources lumineuses et
des caches associés, - la figure 7A est une vue de dessus schématique illustrant le rôle des
caches dans la troisième réalisation de la figure 7, - la figure 8 est un schéma montrant l'orgarrisation des moyens d'asservis
sement et de calcul.Other features and advantages of the present invention will appear on reading the following detailed description of non-limiting embodiments of the invention and on examining the appended drawing in which - FIG. schematic perspective view of a device
according to the invention, - Figure 2 is a partial perspective view of an observation post
according to the invention, with cutaway showing the cameras, the
cylindrical optics and associated sensor arrays; FIG. 3 is a schematic perspective view of a source
luminaire equipped with a cover according to a first embodiment, - Figure 4 is a perspective view of a light source equipped
a cover according to a second embodiment, - Figure 5 is a top view, schematic, showing in a
first implementation of the provisions relating to light sources and
associated caches, - Figure 6 is a top view, schematic, showing in a
second embodiment the provisions relating to light sources and
associated caches, - Figure 7 is a top view, schematic, showing in a
third embodiment the provisions relating to light sources and
associated caches; FIG. 7A is a schematic top view illustrating the role of the
caches in the third embodiment of Figure 7, - Figure 8 is a diagram showing the orgarrisation of the enslaved means
and calculation.
On a représenté sur la figure I une structure mobile I dont on veut suivre les mouvements. Il peut s'agir par exemple, comme représenté schématiquement, d'une maquette de navire en cours d'essais hydrodynamiques dans un bassin dont la surface est désignée par la référence 2. There is shown in Figure I a movable structure I whose movements we want to follow. It may be for example, as shown schematically, a ship model undergoing hydrodynamic tests in a basin whose surface is designated by reference 2.
La structure I est équipée de quatre sources lumineuses respectivement référencées 20a, 20b, 20c et 20d, constituées de préférence de lampes à incandescence. On peut proposer, sans sortir du cadre de la présente invention, d'employer d'autres sources lumineuses telles que des diodes électroluminescentes, des tubes à éclairs ou encore des surfaces réfléchissantes disposées sur la maquette et éclairées par des sources lumineuses non portées par la maquette. La structure 1 est placée dans le champ d'observation d'au moins deux postes d'observation 30a et 30b. De préférence, comme représenté, deux autres postes d'observation 30c et 30d sont prévus et les quatre postes d'observation sont équirépartis autour du bassin de sorte que la structure I se situe à tout instant dans le champ d'observation commun d'au moins deux postes d'observation, quelle que soit sa position sur le bassin. Les sources lumineuses 20a, 20b, 20c et 20d sont disposées sur la structure de façon non coplanaire comme les sommets d'un tétraèdre, ce dernier étant de préférence le plus régulier possible. Plus particulièrement, les sources lumineuses 20a, 20b, 20c et 20d sont disposées d'un même côté d'un plan de référence associé à la structure et non représenté, parallèle à la surface 2 de l'eau du bassin lorsque celle-ci est horizontale et que la structure I est au repos. Les axes des filaments des lampes sont cylindriques, d'axes parallèles entre eux et perpendiculaires à ce plan de référence.The structure I is equipped with four light sources respectively referenced 20a, 20b, 20c and 20d, preferably consisting of incandescent lamps. It is possible to propose, without departing from the scope of the present invention, to use other light sources such as light-emitting diodes, flash tubes or reflective surfaces arranged on the model and illuminated by light sources not worn by the light source. model. Structure 1 is placed in the field of observation of at least two observation stations 30a and 30b. Preferably, as shown, two other observation stations 30c and 30d are provided and the four observation stations are equidistributed around the basin so that the structure I is at any moment in the common field of view of at least two observation posts, regardless of its position on the basin. The light sources 20a, 20b, 20c and 20d are arranged on the structure in a non-coplanar manner like the vertices of a tetrahedron, the latter being preferably as regular as possible. More particularly, the light sources 20a, 20b, 20c and 20d are disposed on the same side of a reference plane associated with the structure and not shown, parallel to the surface 2 of the water of the basin when the latter is horizontal and that the structure I is at rest. The axes of the filaments of the lamps are cylindrical, axes parallel to each other and perpendicular to this reference plane.
Les sources lumineuses 20a, 20b, 20c et 20d sont placées à des distances strictement croissantes de ce plan de référence et seront respectivement désignées pour la suite, en ordre d'éloignement du plan de référence, première 20a, deuxième 20b, troisième 20c et quatrième 20d source lumineuse. The light sources 20a, 20b, 20c and 20d are placed at strictly increasing distances from this reference plane and will respectively be designated for the following, in order of distance from the reference plane, first 20a, second 20b, third 20c and fourth 20d light source.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, un poste d'observation comprend, comme représenté sur la figure 2, une paire de caméras CCD linéaires 31 et 32 comportant chacune une barrette constituée d'un nombre important (typiquement plus de 1000) de capteurs photosensibles disposés côte à côte en alignement. Les barrettes des caméras 31 et 32 sont référencées respectivement 35 et 36. On a référencé respectivement par 33 et 34 les axes de visée des caméras 31 et 32, perpendiculaires aux barrettes 35 et 36 et parallèles entre eux. Les caméras 31 et 32 sont équipées d'optiques cylindriques référencées respectivement 37 et 38, dont les génératrices sont respectivement perpendiculaires à l'orientation des barrettes 35 et 36. Plus particulièrement, dans la réalisation décrite, la barrette 35 est orientée horizontalement et sera désignée dans la suite par barrette horizontale tandis que la barrette 36, orientée verticalement, sera désignée par barrette verticale. According to an advantageous characteristic of the invention, an observation station comprises, as represented in FIG. 2, a pair of linear CCD cameras 31 and 32 each comprising a strip made up of a large number (typically more than 1000) of sensors. photosensitive arranged side by side in alignment. The bars of the cameras 31 and 32 are respectively referenced 35 and 36. The reference axes of the cameras 31 and 32 are respectively referenced 33 and 34, perpendicular to the strips 35 and 36 and parallel to each other. The cameras 31 and 32 are equipped with cylindrical optics respectively referenced 37 and 38, whose generatrices are respectively perpendicular to the orientation of the bars 35 and 36. More particularly, in the embodiment described, the bar 35 is oriented horizontally and will be designated in the suite by horizontal bar while the bar 36, vertically oriented, will be designated by vertical bar.
Les barrettes 35 et 36 sont placées sensiblement dans les plans focaux des optiques cylindriques respectives 37 et 38. Plus précisément, les barrettes sont placées dans des plans images proches des plans focaux et définis pour une mise au point sur une source lumineuse située à une distance correspondant à une distance moyenne représentative de la distance à laquelle les sources lumineuses seront observées. Les optiques cylindriques présentent dans la réalisation décrite de préférence une focale supérieure ou égale à 150 mm, correspondant à un champ d'ouverture inférieur ou égal à 6,7 , ce qui donne, à titre indicatif, une résolution meilleure que 4 mm à 60 m pour une dimension utile de capteur égale à 10 pm. L'image d'une source lumineuse par une optique cylindrique est une tache s'étendant sensiblement parallèlement à la génératrice de cette optique et intersectant un segment de capteurs de la barrette. Plus précisément, la mesure de la position de l'image de la source lumineuse sur la barrette s'effectue en prenant le point milieu d'une partie de ce segment correspondant à des capteurs éclairés avec une intensité lumineuse supérieure à un seuil donné. L'angle v entre un premier plan contenant l'axe de visée 33 de la caméra 31 et parallèle à la génératrice de l'optique cylindrique 37 et un deuxième plan contenant un rayon incident sur la barrette horizontale 35 provenant d'une source lumineuse placée sur la structure et parallèle à la génératrice de l'optique cylindrique 37 est déterminé par la position, sur la barrette horizontale 35, du ou des capteurs éclairés par l'image de cette source lumineuse. Plus particulièrement, dans le cas de la réalisation décrite où la génératrice de l'optique cylindrique 37 coîncide avec la verticale, l'angle v correspond à la position en azimut de la source lumineuse par rapport à l'axe de visée 33. La caméra 32 permet, de la même manière, de déterminer l'angle u entre un premier plan contenant l'axe de visée 34 et parallèle à la génératrice de l'optique cylindrique 38 et un deuxième plan parallèle à la génératrice de I'optiquc 38 et contenant un rayon incident sur la barrette verticale 36 provenant d'une source lumineuse placée sur la structure, en mesurant la position sur la barrette 36 du ou des capteurs éclairés par l'image de cette source lumineuse. Dans le cas de la réalisation décrite où la génératrice de l'optique cylindrique 38 est horizontale, I'angle u est représentatif de l'élévation ou site de la source lumineuse considérée par rapport à l'axe de visée 34. The bars 35 and 36 are placed substantially in the focal planes of the respective cylindrical optics 37 and 38. More specifically, the strips are placed in image planes close to the focal planes and defined for focusing on a light source situated at a distance corresponding to an average distance representative of the distance at which the light sources will be observed. The cylindrical optics have in the embodiment described preferably a focal length greater than or equal to 150 mm, corresponding to an opening field less than or equal to 6.7, which gives, as an indication, a resolution better than 4 mm at 60. m for a useful sensor size equal to 10 μm. The image of a light source by cylindrical optics is a spot extending substantially parallel to the generator of this optic and intersecting a sensor segment of the bar. More specifically, the measurement of the position of the image of the light source on the strip is performed by taking the midpoint of a portion of this segment corresponding to illuminated sensors with a light intensity greater than a given threshold. The angle v between a first plane containing the line of sight 33 of the camera 31 and parallel to the generatrix of the cylindrical optics 37 and a second plane containing a ray incident on the horizontal strip 35 from a light source placed on the structure and parallel to the generatrix of the cylindrical optics 37 is determined by the position, on the horizontal strip 35, of the sensor (s) illuminated by the image of this light source. More particularly, in the case of the embodiment described where the generatrix of the cylindrical optics 37 coincides with the vertical, the angle v corresponds to the azimuth position of the light source relative to the line of sight 33. The camera 32 allows, in the same way, to determine the angle u between a first plane containing the line of sight 34 and parallel to the generatrix of the cylindrical optics 38 and a second plane parallel to the generator of the optic 38 and containing a ray incident on the vertical bar 36 from a light source placed on the structure, by measuring the position on the bar 36 of the sensor (s) illuminated by the image of this light source. In the case of the embodiment described where the generatrix of the cylindrical optics 38 is horizontal, the angle u is representative of the elevation or location of the light source considered with respect to the line of sight 34.
De préférence, conformément à une caractéristique avantageuse de l'invention, les caméras 31 et 32 d'un poste d'observation sont disposées sur une tourelle montée à rotation autour d'un axe vertical et apte à être entraînée en rotation autour de cet axe sous l'action de moyens d'asservissement 50, de façon à suivre la structure dans ses déplacements sur le bassin. Preferably, according to an advantageous characteristic of the invention, the cameras 31 and 32 of an observation station are arranged on a turret rotatably mounted about a vertical axis and adapted to be driven in rotation around this axis under the action of servo means 50, so as to follow the structure in its movements on the basin.
La commande des tourelles par les moyens d'asservissement se fait de façon connue en soi par une boucle d'asservissement, à partir des coordonnées de la structure sur le plan d'eau du bassin, comme cela sera vu dans la suite. The control of the turrets by the servo-control means is done in a manner known per se by a servo loop, from the coordinates of the structure on the body of water of the basin, as will be seen in the following.
La détermination en temps réel des mouvements de la structure se détermine de façon connue en soi lorsque l'on connaît les coordonnées, dans un repère donné, des quatre sources lumineuses portées par la structure. The real-time determination of the movements of the structure is determined in a manner known per se when the coordinates, in a given reference, of the four light sources carried by the structure are known.
Les coordonnées des sources lumineuses sont calculées par triangulation par des moyens de calcul 51 recevant les signaux électriques provenant des caméras d'au moins deux postes d'observation, représentatifs du positionnement angulaire en azimut et de l'élévation de chaque source lumineuse par rapport aux axes de visée des caméras. Le calcul de la position et des mouvements de la structure suppose que les sources lumineuses sont identifiées. Une méthode pour identifier chacune des sources lumineuses peut consister à procéder, de façon connue, par continuité à partir des coordonnées connues de chacune des sources lumineuses dans un repère de référence à un instant initial. Cette façon de procéder présente toutefois l'inconvénient de nécessiter un temps de calcul important. The coordinates of the light sources are calculated by triangulation by computing means 51 receiving the electrical signals from the cameras of at least two observation stations, representative of the angular position in azimuth and the elevation of each light source with respect to sighting axes of the cameras. The calculation of the position and the movements of the structure assumes that the light sources are identified. One method for identifying each of the light sources may consist in proceeding, in known manner, by continuity from the known coordinates of each of the light sources in a reference frame at an initial time. This procedure, however, has the disadvantage of requiring a significant calculation time.
Avantageusement, il est prévu des moyens destinés à faciliter l'identification des sources lumineuses par les postes d'observation, de façon à réduire le temps de calcul nécessaire à l'identification de ces sources lumineuses par les moyens de calcul 51. On peut ainsi proposer d'allumer séquentiellement les sources lumineuses de façon synchronisée avec l'acquisition des angles d'élévation et d'azimut. On peut également proposer de disposer sur la structure des sources lumineuses émettant avec des puissances lumineuses différentes. On peut également proposer d'équiper les sources lumineuses de caches, aptes à masquer la lumière émise par ces sources lumineuses dans une ou plusieurs directions de l'espace. De préférence, les première, deuxième, troisième et quatrième sources lumineuses sont placées sur la structure de telle sorte que les caméras des postes d'observation les voient avec des élévations respectives strictement croissantes, pour l'ensemble des mouvements de la structure à observer. Advantageously, means are provided for facilitating the identification of the light sources by the observation stations, so as to reduce the calculation time required for the identification of these light sources by the computing means 51. propose sequentially lighting the light sources synchronously with the acquisition of the elevation and azimuth angles. It is also possible to provide on the structure light sources emitting with different light powers. It can also be proposed to equip the light sources caches, able to mask the light emitted by these light sources in one or more directions of space. Preferably, the first, second, third and fourth light sources are placed on the structure so that the cameras of the observation stations see them with respective increasing elevations, for all movements of the structure to be observed.
La simplification obtenue en plaçant des caches sur la structure et en disposant des sources lumineuses de puissances différentes apparaîtra à la lecture de la description des trois exemples de réalisation qui suivent, non limitatifs de l'invention. The simplification obtained by placing caches on the structure and arranging light sources of different powers will appear on reading the description of the following three non-limiting embodiments of the invention.
Dans un premier exemple de réalisation, la puissance des première et troisième sources lumineuses est de 70 W, la puissance de la deuxième est de 130 W et la puissance de la quatrième est de 100 W. La quatrième source lumineuse 20d, la plus éloignée de la structure, éclaire dans toutes les directions autour de l'axe de son filament. Les trois autres sources lumineuses 20a, 20b et 20c sont équipées de caches. Plus particulièrement, ces caches sont constitués, comme représenté sur la figure 3, d'un manchon 60 coaxial au filament 61 de la source lumineuse et qui présente sur sa périphérie une ou plusieurs fenêtres 62 aux bords longitudinaux 64 parallèles à l'axe du filament 61, laissant passer la lumière émise par le filament 61 dans le ou les dièdres ayant pour arêtes le filament 61 et s'appuyant sur lesdits bords longitudinaux 64. On a représenté schématiquement et désigné sous la référence 63 des moyens de support du filament 61, connus en eux-mêmes. En variante, comme représenté sur la figure 4, le cache peut être constitué d'une sphère 65 centrée sur le filament, munie d'une ou plusieurs fenêtres 66 laissant passer la lumière dans un ou plusieurs angles solides déterminés. On peut également proposer, sans sortir du cadre de la présente invention, d'autres formes de réalisation de cache, par exemple des manchons à section carrée ou des plaques. On veillera de préférence à ce que la taille des caches, notamment leur hauteur, ne gêne pas la visibilité des autres sources lumineuses pour tous les mouvements de la structure à observer. In a first exemplary embodiment, the power of the first and third light sources is 70 W, the power of the second is 130 W and the power of the fourth is 100 W. The fourth light source 20d, the farthest from the structure shines in all directions around the axis of its filament. The other three light sources 20a, 20b and 20c are equipped with covers. More particularly, these covers consist, as shown in FIG. 3, of a sleeve 60 coaxial with the filament 61 of the light source and which has on its periphery one or more windows 62 at the longitudinal edges 64 parallel to the filament axis. 61, allowing the light emitted by the filament 61 to pass through the dihedron or dihedrons whose edges are the filament 61 and resting on the said longitudinal edges 64. Diagrammatically and referred to as 63, support means for the filament 61, known in themselves. Alternatively, as shown in Figure 4, the cover may consist of a sphere 65 centered on the filament, provided with one or more windows 66 allowing the light to pass in one or more fixed solid angles. It is also possible to provide, without departing from the scope of the present invention, other forms of embodiment of cover, for example square section sleeves or plates. It will preferably be ensured that the size of the covers, especially their height, does not interfere with the visibility of the other light sources for all movements of the structure to be observed.
On a représenté sur la figure 5, en vue de dessus, les dispositions relatives, dans ce premier exemple de réalisation, des quatre sources lumineuses 20a, 20b, 20c et 20d sur la structure 1 et on a référencé par A, A', B, B', C, C' différentes zones d'observation de la structure situées à l'extérieur du tétraèdre défini par les sources lumineuses. FIG. 5 shows, in a top view, the arrangements relating, in this first exemplary embodiment, of the four light sources 20a, 20b, 20c and 20d on the structure 1 and is referenced as A, A ', B , B ', C, C' different areas of observation of the structure located outside the tetrahedron defined by the light sources.
On a reporté dans le tableau I ci-après l'ordre selon lequel apparaissent les images des sources lumineuses sur la barrette horizontale et la barrette verticale d'un poste d'observation placé successivement dans chacune des zones d'observation A, A', B, B', C et C'. L'ordre des images correspond à celui des sources lumineuses vues depuis le poste d'observation selon un angle en azimut croissant dans le sens horaire pour la barrette horizontale et un angle d'élévation croissant de bas en haut pour la barrette verticale. Ainsi, si l'on place au point P un poste d'observation, situé dans la zone B', les images sur la barrette horizontale correspondent dans l'ordre à la troisième, à la quatrième et à la première source lumineuse, soit 20c, 20d et 20a. The order in which the images of the light sources on the horizontal bar and the vertical bar of an observation station placed successively in each of the observation zones A, A ', are shown in Table I below. B, B ', C and C'. The order of the images corresponds to that of the light sources seen from the observation station at a clockwise increasing azimuth angle for the horizontal bar and an increasing elevation angle from bottom to top for the vertical bar. Thus, if a point of observation, situated in the zone B ', is placed at the point P', the images on the horizontal strip correspond in order to the third, fourth and first light source, ie 20c. , 20d and 20a.
Les caches équipant les sources sont placés de sorte que l'image d'une source de luminosité particulièfe (dans le premier exemple de réalisation décrit : la plus puissante 20b) présente un numéro d'ordre particulier par rapport aux images des autres sources, sur les barrettes horizontale et verticale, constituant ainsi pour chaque zone d'observation un couple différent de valeurs de numéro d'ordre. On a indiqué dans la première colonne du tableau I les couples de numéros d'ordres. La première source lumineuse 20a est équipée d'un cache comprenant une partie avant 70 masquant un premier dièdre délimitant la zone C, ayant pour arête l'axe du filament de cette source lumineuse et dont les plans 71 et 72 contiennent les axes des filaments des deuxième et troisième sources respectivement. Le cache présente une partie arrière 73 masquant la lumière émise vers l'intérieur du tétraèdre, c'est-à-dire dans le dièdre symétrique du premier par rapport à l'axe du filament de la première source 20a. The caches equipping the sources are placed so that the image of a particular light source (in the first embodiment described: the most powerful 20b) has a particular sequence number compared to the images of the other sources, on the horizontal and vertical bars, thus constituting for each observation zone a different pair of order number values. The first column of Table I indicates the pairs of order numbers. The first light source 20a is equipped with a cover comprising a front part 70 masking a first dihedral delimiting the area C, having as its edge the axis of the filament of this light source and whose planes 71 and 72 contain the axes of the filaments of the second and third sources respectively. The cover has a rear portion 73 masking the light emitted inwardly of the tetrahedron, that is to say in the dihedral symmetrical of the first relative to the axis of the filament of the first source 20a.
La deuxième source 20b est équipée d'un cache 74 masquant seulement la lumière émise vers l'intérieur du tétraèdre, c'est-à-dire dans le dièdre ayant pour arête l'axe du filament de cette deuxième source et dont les plans 71 et 76 contiennent respectivement les axes des filaments des première 20a et troisième 20c sources. The second source 20b is equipped with a mask 74 masking only the light emitted towards the inside of the tetrahedron, that is to say in the dihedron having as its edge the filament axis of this second source and whose planes 71 and 76 respectively contain the filament axes of the first 20a and third 20c sources.
La troisième source 20c est équipée d'un cache présentant une partie avant 77 masquant la lumière émise dans un premier dièdre correspond à la zone A, ayant pour arête l'axe du filament de cette source et dont les plans correspondent aux plans 76 et 72 définis précédemment, et une partie arrière 78 masquant la lumière émise vers l'intérieur du tétraèdre, c'est-à-dire dans un deuxième dièdre symétrique du premier par rapport à l'axe du filament de la troisième source. The third source 20c is equipped with a cover having a front portion 77 masking the light emitted in a first dihedral corresponds to the zone A, having for edge the axis of the filament of this source and whose planes correspond to the plans 76 and 72 defined above, and a rear portion 78 masking the light emitted inwardly of the tetrahedron, that is to say in a second dihedral symmetrical with the first relative to the axis of the filament of the third source.
Pour les zones d'observation A, A', C et C', la position sur les barrettes horizontale et verticale de la source lumineuse 20b, la plus puissante, par rapport aux images des autres sources, correspond à chaque fois à un couple de numéros d'ordres différent. Pour la zone d'observation
B', la source la plus puissante 20b n'est pas observée. L'ordre des images de la source lumineuse 20d, de puissance intermédiaire, sur les barrettes horizontale et verticale permet une identification sûre. Dans le cas de la zone d'observation B, les quatre sources lumineuses sont visibles.For the observation zones A, A ', C and C', the position on the horizontal and vertical bars of the light source 20b, the most powerful, compared to the images of the other sources, corresponds each time to a pair of different order numbers. For the observation area
B ', the most powerful source 20b is not observed. The order of the images of the light source 20d, of intermediate power, on the horizontal and vertical bars allows a secure identification. In the case of the observation zone B, the four light sources are visible.
I1 peut arriver que des superstructures de la maquette masquent une source lumineuse. Dans ce cas, les moyens de calcul 51 procèdent de façon connue, par continuité et/ou en vérifiant les distances entre sources lumineuses. It may happen that superstructures of the model obscure a light source. In this case, the computing means 51 proceed in known manner, by continuity and / or by checking the distances between light sources.
De préférence, comme représenté, les parties avant 70 et 77 s'étendent sur un secteur angulaire légèrement inférieur aux parties arrière respectives 73 et 78, de façon à réduire les risques d'erreurs dans l'identification des sources lumineuses lors d'alignements occasionnels de celles-ci ou lors du passage d'une zone d'observation à une autre.
TABLEAU I
Preferably, as shown, the front portions 70 and 77 extend over an angular sector slightly smaller than the respective rear portions 73 and 78, so as to reduce the risk of errors in the identification of the light sources during occasional alignments. of these or during the transition from one observation zone to another.
TABLE I
<tb> Zone <SEP> d'observation <SEP> Barrette <SEP> horizontale <SEP> Barrette <SEP> verticale
<tb> <SEP> A <SEP> (1, <SEP> 2) <SEP> 20b, <SEP> 20d, <SEP> 20a <SEP> 20a, <SEP> 20b. <SEP> 20d
<tb> <SEP> A' <SEP> (3, <SEP> 2) <SEP> 20a, <SEP> 20d, <SEP> 20b <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20d
<tb> <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20d, <SEP> 20c
<tb> <SEP> B <SEP> ou <SEP> 20a, <SEP> 20b=20d, <SEP> 20c <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<tb> <SEP> ou <SEP> 20a, <SEP> 20d, <SEP> , <SEP> 2Oc <SEP>
<tb> <SEP> B' <SEP> 20c, <SEP> 20d, <SEP> 20a <SEP> 20a, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<tb> <SEP> C <SEP> (3, <SEP> 1) <SEP> 20c, <SEP> 20d, <SEP> 20b <SEP> 20b, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<tb> <SEP> C' <SEP> (1, <SEP> 1) <SEP> <SEP> 20b, <SEP> 20d, <SEP> 20c <SEP> 20b, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<tb>
Dans une deuxième réalisation de l'invention, les sources lumineuses présentent, vues de dessus, la disposition relative en rectangle représentée sur la figure 6.<tb> Observation <SEP><SEP><SEP> Horizontal <SEP>SEP> Vertical SEP Bar
<tb><SEP> A <SEP> (1, <SEP> 2) <SEP> 20b, <SEP> 20d, <SEP> 20a <SEP> 20a, <SEP> 20b. <SEP> 20d
<tb><SEP> A <SEP> (3, <SEP> 2) <SEP> 20a, <SEP> 20d, <SEP> 20b <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20d
<tb><SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20d, <SEP> 20c
<tb><SEP> B <SEP> or <SEP> 20a, <SEP> 20b = 20d, <SEP> 20c <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<tb><SEP> or <SEP> 20a, <SEP> 20d, <SEP>, <SEP> 2Oc <SEP>
<tb><SEP> B '<SEP> 20c, <SEP> 20d, <SEP> 20a <SEP> 20a, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<tb><SEP> C <SEP> (3, <SEP> 1) <SEP> 20c, <SEP> 20d, <SEP> 20b <SEP> 20b, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<tb><SEP> C <SEP> (1, <SEP> 1) <SEP><SEP> 20b, <SEP> 20d, <SEP> 20c <SEP> 20b, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<Tb>
In a second embodiment of the invention, the light sources have, viewed from above, the relative rectangle arrangement shown in FIG.
Les puissances des sources lumineuses sont les mêmes que pour la réalisation précédente. Les sources 20a et 20b sont respectivement équipées de caches 90 et 91 masquant la lumière émise respectivement dans les dièdres ayant pour arêtes l'axe des filaments des sources lumineuses respectives, ouverts vers l'intérieur du tétraèdre, et dont les plans contiennent respectivement les axes des filaments des quatrième 20d et deuxième sources 20b et des première 20a et troisième sources 20c. The powers of the light sources are the same as for the previous embodiment. The sources 20a and 20b are respectively equipped with covers 90 and 91 masking the light emitted respectively in the dihedrons having as their edges the filament axis of the respective light sources, open towards the inside of the tetrahedron, and whose planes respectively contain the axes filaments of the fourth 20d and second sources 20b and first 20a and third sources 20c.
La troisième source 20c est munie d'un cache présentant une partie avant 92 et une partie arrière 93. The third source 20c is provided with a cover having a front portion 92 and a rear portion 93.
La partie avant masque la lumière émise dans un dièdre ayant pour arête l'axe du filament de la troisième source et dont les plans 94 et 95 sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan 96 contenant les axes des filaments des troisième et quatrième sources. L'angle d'ouverture de ce dièdre est d'environ 400. The front part masks the light emitted in a dihedron having the edge of the filament axis of the third source and whose planes 94 and 95 are arranged symmetrically on either side of the plane 96 containing the axes of the filaments of the third and fourth sources. The opening angle of this dihedral is about 400.
La partie arrière 93 masque la lumière émise dans un dièdre ayant pour arête l'axe du filament de la troisième source et dont les plans contiennent les axes des filaments des deuxième 20b et quatrième 20d sources. The rear portion 93 masks the light emitted in a dihedron having the edge of the filament axis of the third source and whose planes contain the axes of the filaments of the second 20b and fourth 20d sources.
La quatrième source 20d éclaire dans toutes les directions autour de l'axe de son filament. The fourth source 20d illuminates in all directions around the axis of its filament.
On a représenté, en vue de dessus, une troisième réalisation de l'invention sur la figure 7. Sur cette figure, les première, deuxième et troisième sources sont placées comme les sommets d'un triangle isocèle et la quatrième source 20d est placée au centre de ce triangle. In a top view, a third embodiment of the invention is shown in FIG. 7. In this figure, the first, second and third sources are placed as the vertices of an isosceles triangle and the fourth source 20d is placed at center of this triangle.
Les première, deuxième, troisième sources présentent une même puissance de 80 W et la quatrième source présente une puissance supérieure, égale à 120 W. The first, second, third sources have the same power of 80 W and the fourth source has a higher power, equal to 120 W.
Les trois sources 20a, 20b et 20c sont munies de caches identiques présentant chacun une partie avant 100 et une partie arrière
101, cylindriques et centrés autour de l'axe du filament de la source lumineuse qu'ils équipent.The three sources 20a, 20b and 20c are provided with identical covers each having a front portion 100 and a rear portion
101, cylindrical and centered around the axis of the filament of the light source they equip.
Pour chacun des caches équipant l'une des première, deuxième ou troisième sources, la partie avant 100, tournée vers l'extérieur du tétraèdre, masque la lumière émise dans un dièdre ayant pour arête l'axe du filament de la source lumineuse considérée et dont les plans sont disposés symétriquement de part et d'autre du plan 110 passant par les axes des filaments de la source considérée et de la quatrième source, faisant entre eux un angle voisin de 20 . La partie arrière 101 masque la lumière émise vers l'intérieur du tétraèdre dans un dièdre ayant pour arête l'axe du filament de la source considérée et dont les plans (référencés 102 et 103 dans le cas de la première source 20a) contiennent respectivement les axes des filaments des deux autres sources (20c et 20b). Plus précisément, comme représenté, la partie arrière 101 masque la lumière émise dans un dièdre dont l'ouverture angulaire est légèrement supérieure, de quelques degrés, à l'ouverture angulaire des plans prédéfinis (référencés 102 et 103 dans le cas de la première source 20a) de façon à réduire les risques d'erreurs dans l'identification des sources lumineuses lors du passage d'une zone d'observation à une autre. For each of the caches equipping one of the first, second or third sources, the front part 100, turned towards the outside of the tetrahedron, masks the light emitted into a dihedron having as its edge the filament axis of the light source considered and whose planes are arranged symmetrically on either side of the plane 110 passing through the axes of the filaments of the source considered and of the fourth source, making an angle between them close to 20. The rear part 101 masks the light emitted towards the inside of the tetrahedron in a dihedron having the edge of the filament axis of the source considered and whose planes (referenced 102 and 103 in the case of the first source 20a) respectively contain the filament axes of the other two sources (20c and 20b). More precisely, as shown, the rear part 101 masks the light emitted in a dihedron whose angular aperture is slightly greater, by a few degrees, than the angular aperture of the predefined planes (referenced 102 and 103 in the case of the first source 20a) so as to reduce the risk of errors in the identification of the light sources when passing from one observation zone to another.
On comprendra aisément à l'examen du tableau II ci-après et de la figure 7A que cette troisième réalisation définit des zones d'observation dans lesquelles les couples de numéros d'ordres de l'image de la source la plus lumineuse 20d permettent d'identifier les autres sources lumineuses. Plus précisément, les couples de numéros d'ordres correspondant aux zones d'observation W et Y diffèrent entre eux et diffèrent des couples de numéros d'ordres des zones d'observation V, X ou Z. L'identification des sources lumineuses, lorsque le poste d'observation est situé dans l'une des zones V, X ou Z s'effectue par calcul et par continuité, de façon connue, et/ou par calcul des distances entre sources lumineuses.
TABLEAU II
It will easily be understood from Table II below and from FIG. 7A that this third embodiment defines observation zones in which the pairs of order numbers of the image of the brightest source 20d make it possible to identify other light sources. More precisely, the pairs of order numbers corresponding to the observation zones W and Y differ from each other and differ from the pairs of order numbers of the observation zones V, X or Z. The identification of the light sources, when the observation station is located in one of the zones V, X or Z is carried out by calculation and continuity, in known manner, and / or by calculation of the distances between light sources.
TABLE II
<tb> Zone <SEP> d'observation <SEP> Barrette <SEP> horizontale <SEP> Barrette <SEP> verticale
<tb> <SEP> V <SEP> (2, <SEP> 3) <SEP> 20b, <SEP> 20d, <SEP> 20c <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20d
<tb> <SEP> W <SEP> (2, <SEP> 4) <SEP> 20b, <SEP> 20d, <SEP> 20c, <SEP> 20a <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<tb> <SEP> X <SEP> (2, <SEP> 3) <SEP> 20b, <SEP> 20d, <SEP> 20a <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20d
<tb> <SEP> Y <SEP> (3, <SEP> 4) <SEP> 20b, <SEP> 20c, <SEP> ? <SEP> 20a <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<tb> <SEP> Z <SEP> (2, <SEP> 3) <SEP> 20c, <SEP> 20d, <SEP> 20a <SEP> 20a, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<tb>
Grâce à l'invention, l'identification des sources lumineuses s'effectue rapidement car il suffit pour certaines positions d'observation, comme cela a été vu, de procéder soit en analysant sur les barrettes horizontale et verticale les numéros d'ordres de l'image d'une source présentant une luminosité particulière par rapport aux images des autres sources, soit en comptant le nombre de sources lumineuses vues, pour comparer ces valeurs à des couples de numéros d'ordres ou de nombres de sources vues mémorisés et identifier ainsi les sources lumineuses. <tb> Observation <SEP><SEP><SEP> Horizontal <SEP>SEP> Vertical SEP Bar
<tb><SEP> V <SEP> (2, <SEP> 3) <SEP> 20b, <SEP> 20d, <SEP> 20c <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20d
<tb><SEP> W <SEP> (2, <SEP> 4) <SEP> 20b, <SEP> 20d, <SEP> 20c, <SEP> 20a <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<tb><SEP> X <SEP> (2, <SEP> 3) <SEP> 20b, <SEP> 20d, <SEP> 20a <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20d
<tb><SEP> Y <SEP> (3, <SEP> 4) <SEP> 20b, <SEP> 20c, <SEP>? <SEP> 20a <SEP> 20a, <SEP> 20b, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<tb><SEP> Z <SEP> (2, <SEP> 3) <SEP> 20c, <SEP> 20d, <SEP> 20a <SEP> 20a, <SEP> 20c, <SEP> 20d
<Tb>
Thanks to the invention, the identification of the light sources is done quickly because it suffices for certain observation positions, as has been seen, to proceed either by analyzing on the horizontal and vertical bars the order numbers of the image of a source having a particular brightness compared to the images of the other sources, or by counting the number of light sources seen, to compare these values with pairs of order numbers or numbers of stored sight sources and thus identify light sources.
Les moyens de calcul 50 et d'asservissement 51 peuvent comporter, comme représenté à titre d'exemple sur la figure 8, deux ordinateurs de pilotage 81 associés chacun à deux postes d'observation et un ordinateur de supervision 80 communiquant avec les deux ordinateurs de pilotage 81 et avec des périphériques tels qu'une console 82, une imprimante 83 ou un traceur 84. The calculating means 50 and the servocontrolling means 51 may comprise, as represented by way of example in FIG. 8, two control computers 81 each associated with two observation stations and a supervision computer 80 communicating with the two computers of FIG. control 81 and with peripherals such as a console 82, a printer 83 or a plotter 84.
L'ordinateur de supervision 80 a pour rôle de contrôler l'ensemble du fonctionnement du dispositif, et plus particulièrement de synchroniser l'acquisition des mesures, de les archiver, de calculer en temps réel la position de la structure dans le plan du bassin et en temps légèrement différé, en effectuant au besoin un lissage des mesures acquises, la position de la structure dans l'espace. The supervisory computer 80 has the role of controlling the entire operation of the device, and more particularly of synchronizing the acquisition of measurements, of archiving them, of calculating in real time the position of the structure in the plane of the basin and in a slightly delayed time, carrying out if necessary a smoothing of the acquired measurements, the position of the structure in the space.
Les ordinateurs de pilotage 81 servent à l'acquisition des mesures, à la mise en forme des signaux délivrés par les postes d'observation, et au pilotage des tourelles à partir des données de positionnement de la structure dans le plan du bassin calculées par l'ordinateur de supervisio The control computers 81 are used to acquire the measurements, to shape the signals delivered by the observation stations, and to control the turrets from the data of positioning of the structure in the plane of the basin calculated by the supervisio computer
Claims (12)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9213942A FR2713332B1 (en) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | Device for determining the movements of a mobile structure. |
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FR9213942A FR2713332B1 (en) | 1992-11-20 | 1992-11-20 | Device for determining the movements of a mobile structure. |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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FR2713332B1 FR2713332B1 (en) | 1996-01-12 |
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Also Published As
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FR2713332B1 (en) | 1996-01-12 |
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