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Procédé de détermination d'une distance par voie optique.
La présente invention est relative à un procédé de détermination d'une distance par voie optique. il existe actuellement de nombreuses méthodes de détermination des distances par voie optique. Il est notamment bien connu de détermi- ner au moyen d'un dispositif télémétrique classique, la distance à laquelle un objet se trouve d'un point d'observation.
Dans ce dispositif, l'un des axes de visée est fixe et passe par le point d'observation et l'autre, orientable, passe par un autre point dont la position est connue et fixe par rapport au premier point d'observation, le segment de droite ima- ginaire reliant ces deux points étant appelé "base d'observation optique",
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De tels dispositifs bien connus en eux-mêmes, comportent comme appareils d'observation, soit par exemple de simples lunettes de visée, soit des appareils de télévision ou encore des appareils photo- graphiques.
La mesure de distance se fait essentiellement par détermi- nation des angles de visée correspondant à la mise en coincidence des images observées à partir des deux points d'observation et suivant les deux axes de visée,
Lorsqu'il s'agit de mesurer la distance d'un objet ou d'un point situé dans une enceinte obscure, il est également connu d'avoir , recours à un système télémétrique optique composé de caméra de'--, télévision conçues pour l'émission et/ou la réception des radiations infra-rouges. De cette façon il est possible d'effectuer des mesures là ou la vision ordinaire n'est pratiquement plus possible.
Toutefois, lorsqu'on envisage de mesurer non seulement la distance à laquelle un objet qui peut ne pas être éclairable, se trouve d'un point d'observation, mais encore de déterminer le profil d'une , . surface quelconque pouvant être peu ou pas éclairable, telle que par
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.lN exemple, lasurface supérieure de la charge d'un four à cuve, les dispositifs ci-dessus perdent de leur efficacité et de leur précision.
Ils deviennent en outre d'une manipulation plus délicate, notamment à cause de la température de l'enceinte située au-dessus de la charge et de son atmosphère poussiéreuse.
La présente invention a pour objet un procédé permettant d'éviter ces inconvénients.
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Le procédé objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce que à partir d'un point d'observation dit d'émission, on émet une radiation électromagnétique en direction du point dit objectif dont on veut connattre la distance par rapport au point d'émission, en ce que, en un second point d'observation, dit de réception, dont la position est fixe par rapport au point d'émission (la distance entre ces deux points étant appelée base optique), on dispose un appareil d'observation optique dont l'axe optique fait un angle aigu avec la base et forme un plan fixe avec cette dernière, le champ d'observation du dit appareil permettant d'apercevoir le point objectif, en ce que la radiation est émise au point d'émission dans un plan fixe par rapport à la base optique, et de préférence perpendiculaire à cette dernière,
en ce que l'on observe à partir du point réception la trace provenant du rayonnement réfléchi par le point objectif, et qui ayant traversé l'optique de l'appareil situé au point de réception s'est formé sur la surface image correspondante, laquelle est consituée par la surface très sensiblement conique (au sens très généralisé du terme) dont le sommet coïncide avec le point image du point d'émission, observé à travers l'optique du point de réception, et dont la génératrice située dans un plan quelconque passant par la base optique, joint le sommet au point d'intersection du rayonnement émis avec le plan perpendiculaire à l'axe optique du dispositif situé au point de réception et passant par le centre optique de celui-ci,
ce qui permet à partir de la position des dites traces de déterminer la distance cherchée du ou des points objectifs. L'axe optique de l'ap- pareil récepteur étant fixe par rapport à la base optique, les traces observées dans la surface image par les rayonnements récents, pro- venant de points objectifs situé* dans l'angle aigu formé par le plan
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d'émission et un plan passant par l'axe optique de l'appareil de réception et perpendiculaire au plan axe optique - base optique, seront situés d'un côté de l'intersection du dit plan avec la surface image tandis que les traces des rayonnements réfléchis par les points non situés dans cet angle seront dans cette surface situés de l'autre coté de l'intersection du dit plan avec la surface.
Une construction ou un calcu simple permet de déterminer les distances vraies cherchées, à partir des distances correspondantes mesurées dans la surface image. ¯
On peut envisager plusieurs moyens pour visualiser dans la surface image les traces des rayonnements réfléchis. On peut par exemple disposer l'une à coté de l'autre toute une série de cellules sensibles, juste à l'intersection de la surface image et du plan formé par l'axe d'émission et la base optique ; seules'allumera la cellule touchée par le rayonnement réfléchi par le point visé,
Le procédé de mesure ci-dessus décrit peut être facilement étendu à la détermination du profil d'une surface déterminée.
Il suffit de modifier l'orientation de l'axe d'émission suivant toute loi spatio-temporelle désirée, pour que le point de rencontre,de l'axe d'émission avec la surface dont on veut déterminer le profil suve préci- sément le profil correspondant à cette loi, Sur la surface image on obser- vera une variation correspondante dans la position de la trace du rayon- nement réfléchi par l'objet visé et capté par l'appareil récepteur.
On voit tout de suite que grâce à ce procédé il est possible d'obtenir sur la surface image une représentation du profil de la charge,
En effet si, suivant une variante avantageuse du procédé, on modifie l'orientation de l'axe d'émission en le maintenant toutefois dans un plan, fixe par rapport à la base optique, les traces de rayonnements émis avec le profil s'observent sur la surface image en correspondance avec @
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la loi de variation de t'axe d'émission dans son plan, et pour une position déterminée du plan base optique - axe d'émission, les traces à observer s'inscrivent sur l'intersection du dit plan (dit de visée) avec la surface image.
En faisant varier ce plan de visée autour de la base optique, on obtiendra ainsi dans la surface image un diagram- me polaire des traces de rayonnement observées ce qui permet d'obtenir le profil complet de la surface objectif suivant le plan dans lequel tourne l'axe d'émission . Le pôle du diagramme n'est autre que le point image du point d'émission par rapport à l'optique de réception.
Il va de soi que toute loi spatio-temporelle de variation de l'orientation de l'axe d'émission qui lui permet d'embrasser toute la surface à observer, fournit les mêmes indications dans la surface image,
Les croquis explicatifs ci-après permettent de mieux saisir les principes utilisés dans le procédé ci-dessus décrit.
La figure 1 représente schématiquement un dispositif per- mettant de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus décrit, La base optique 1 relie le dispositif émetteur2 au dispositif récepteur 3 constitué par une lentille convergente de plan 20. L'angle 4 fait, entre la base 1 et l'axe optique 5 du dispositif 3 est fixe. Le dispo- aitif émetteur 2 lance un rayonnement électromagnétique dans la direction 6 et dans le plan constitué par la base 1 et l'axe 5, Ce rayonnement rencontre par exemple en 7 un point objectif dont on veut mesurer la distance à l'émetteur 2. Ce point7 est supposé situé entre l'infini et le foyer de l'optique 3.
Ce point 7 réfléchi une partie du rayonnement 6 suivant la direction 8 vers le récepteur 3 d'axe optique fixe 5, L'image 10 du point 7 se construit de façon
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@ classique et fournit dans la surface image 9 une trace 10 dont la, @ distance au point 11 de percée de l'axe 5 dans la surface 9 dépend de la distance du point 7 à l'émetteur 2. Si le rayonnement 6 ne rencontrait pas d'obstacle avant le point 12, ci est la trace 13 de ce dernier que l'on verrait sur la surface image 9 . A tous les points compris entre 7 et 12 correspond sur la surface image 9 une trace située sur l'intersection de la dite surface avec le plan constitué par l'axe optique 5 et la base 1.
Une relation géométrique simple permet de calculer la distance 7-2 connaissant la distance 10 - 11.
A noter que le point 14 représente le point image du point 2 par rapport à l'optique 3, Les traces 10 et analogues peuvent être observées soit directement sur la surface image soit par l'inter- médiaire de cellules sensibles judicieusement disposées sur cette surface. Il suffit que l'ouverture angulaire efficace du dispositif
3 soit suffisante pour permettre d'embrasser toute la surface que l'on désire observer.
La figure 2 permet de se rendre compte que cette surface image ne coïncide pas avec le plan focal de l'optique 3, Cette figure représente dans le plan formé par la base 1 et l'axe optiqueles points images de 3 points A, B, C situés sur l'axe 6 à distances dif- férentes du point 2. Les 3 traces A', B', C' obtenues par la méthode classique sont situées sur une même droite concourrante avec l'axe 6 et' l'intersection du plan 20 avec le plan 15.
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La figure 3 permet de se rendre compte comment on peut utiliser le dispositif de la figure 1 pour déterminer le profil de la surface dans le plan passant par 2 et perpendiculaires à la base 1.
Il suffit de faire tourner le dispositif Z autour de l'axe comme pivot et dans chaque position de l'axe 6, de repérer les traces correspondantes au point de rencontre de l'axe 6 avec la surface dont on veut déterminer le profil. Toutes ces traces s'étagent sur des droites concourantes @ successives dans la surface image, on aura ainsi une représentation conventionnelle du profil (fig. 2 chaque trace telle que par exemple 15 étant déterminée par sa distance 16 à la trace optique 5 dans la dite surface et par l'angle 17 que fait à ce moment l'axe 6 avec un plan de niveau zéro conventionnel (par exemple le plan 1, 5.
La restitution du profil réel ne présente aucune difficulté.)
La figure 4 permet de comprendre comment on peut observer la variation du profil cherché, si l'on modifie l'orientation du plan de rotation de l'axe 6 par rapport à l'axe 1. Ces rotations sont repérées en azimuth, (cfr fig. 5), par exemple 10 , - 20 par rapport au plan passant par 2 et perpendiculaire à 1.
Dans ce cas, on conserve comme coordonnées la trace du même plan niveau zéro dans la surface image, et la trace dans cette surface, du plan perpendiculaire à la base 1 et passant par 2. Il y aura autant de séries de traces dans la surface qu'il y aura d'angles adoptés pour le plan de rotation de l'axe 6 par rapport à l'axe 1. Il suffit de continuer à inscrire en ordonnées les angles dièdres de rotation que fait le plan 1. 6 par rapport au plan niveau zéro convention-
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La courbe repérée par exemple - 10*, donne le profil conyen- tionnel de la charge correspondant au plan de visée d'azimuth - la et! dans ce plan pour toutes les inclinaisons de l'axe 6, repéré en ordon née.
La variante expliquée figures 4 et 5 permet donc le tracé par section successives de tout le profil de la surface objectif.
Suivant une autre variante du procédé de l'invention, on déter- mine les profils suivant les azimuth - 20 ,- 10 , + 10' etc... après avoir fait pivoter tout le dispositif d'observation de - 20 respecti- vement - 10 + 10 autour d'un axe passant par le point 2 et perpendicu- laire au plan 1. 5.
REVENDICATIONS.
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