FR2941973A1

FR2941973A1 - Method for laser guiding of rail bearing plate insertion device for forming railway track, involves calculating position of arm from known position of arm relative to portion and position of portion relative to measurement station

Info

Publication number: FR2941973A1
Application number: FR0950879A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Milesi
Original assignee: Alstom Transport SA
Current assignee: Alstom Holdings SA
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2010-08-13
Anticipated expiration: 2029-02-12
Also published as: FR2941973B1

Abstract

Un procédé de guidage d'un dispositif d'insertion (10) destiné à insérer des éléments dans le sol pour la réalisation d'un ouvrage ayant un châssis (16) et un bras d'insertion (26) mobile par rapport au châssis (16) met en oeuvre une station de mesure (36) optique pour déterminer la position d'une partie du dispositif d'insertion (10) pour le calcul de la position du bras (26) dans un repère topographique. La partie du dispositif d'insertion (10) est le châssis (16) du véhicule (12).A method of guiding an insertion device (10) for inserting elements into the ground for producing a structure having a frame (16) and an insertion arm (26) movable relative to the frame ( 16) implements an optical measuring station (36) for determining the position of a portion of the insertion device (10) for calculating the position of the arm (26) in a topographical coordinate system. The portion of the insertion device (10) is the frame (16) of the vehicle (12).

Description

Procédé et système de guidage par laser pour l'insertion d'éléments dans le sol L'invention se rapporte à un procédé de guidage d'un dispositif destiné à insérer des éléments dans le sol pour la réalisation d'un ouvrage et notamment à un procédé de guidage d'un dispositif d'insertion de selles pour la réalisation d'une voie de chemin de fer, du type de celui décrit dans la demande de brevet EP 1 578 153, permettant d'obtenir l'insertion de selles dans du béton, au niveau d'une position donnée avec une précision inférieure au millimètre. L'invention se rapporte également à un système d'insertion d'éléments dans le sol mettant en oeuvre un tel procédé de guidage. Dans le document EP 1 578 153, le système d'insertion comporte un châssis motorisé et un bras d'insertion des selles qui est monté déplaçable par rapport au châssis sous l'action d'actionneurs commandés par un calculateur. Trois réflecteurs optiques sont disposés à l'arrière du véhicule sur le bras d'insertion à hau- teur d'homme. Un dernier réflecteur est placé au sommet du dispositif sur le châssis. Ces réflecteurs optiques permettent par un procédé de mesure de type laser à l'aide d'une station de mesure disposée sur le sol à l'arrière du véhicule de mesurer avec précision la position du bras d'insertion, par ailleurs mobile par rap- port au châssis du véhicule. A cet effet, la distance entre la station de mesure et chaque réflecteur du bras ainsi que la position angulaire de chaque réflecteur par rapport à la station de mesure sont déterminées et traitées. Toutefois, les mesures effectuées à l'aide de ces réflecteurs, du fait du relief et des courbes du tracé de la voie ou bien de diverses obstacles de chantier venant masquer le rayon laser, nécessitent le déplacement fréquent de la station de mesure afin de conserver la ligne de vue optique du rayon laser. Le but de la présente invention est donc de remédier à cet inconvénient en proposant un procédé de guidage permettant le positionnement précis et rapide d'un dispositif d'insertion d'éléments dans le sol. The invention relates to a method for guiding a device for inserting elements into the ground for the production of a structure and in particular for a device. method for guiding a saddle insertion device for the production of a railway track, of the type described in patent application EP 1 578 153, for obtaining the insertion of saddles in concrete, at a given position with a precision less than one millimeter. The invention also relates to a system for inserting elements into the ground using such a guiding method. In the document EP 1 578 153, the insertion system comprises a motorized chassis and a saddle insertion arm which is movably mounted relative to the chassis under the action of actuators controlled by a computer. Three optical reflectors are located at the rear of the vehicle on the man-sized insertion arm. A last reflector is placed at the top of the device on the chassis. These optical reflectors allow, by means of a laser-type measuring method, using a measurement station placed on the ground at the rear of the vehicle, to accurately measure the position of the insertion arm, which is also mobile with respect to port to the chassis of the vehicle. For this purpose, the distance between the measuring station and each reflector of the arm as well as the angular position of each reflector with respect to the measuring station are determined and processed. However, the measurements made using these reflectors, because of the relief and the curves of the track layout or of various construction obstacles that obscure the laser beam, require the frequent displacement of the measuring station in order to preserve the line of optical sight of the laser beam. The object of the present invention is therefore to overcome this drawback by proposing a guiding method for the precise and rapid positioning of a device for inserting elements into the ground.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de guidage d'un dispositif d'insertion destiné à insérer des éléments dans le sol pour la réalisation d'un ouvrage, le dispositif d'insertion comprenant un châssis de véhicule monté sur des roues et un bras d'insertion mobile par rapport au châssis actionnable par une uni-té de pilotage automatique, comprenant les étapes consistant à : - mettre en place une station de mesure à proximité de l'ouvrage et dé-terminer la position de la station de mesure dans un repère topographique, - mesurer à l'aide de la station de mesure des informations caractéristiques d'une position relative entre une partie du dispositif d'insertion et la station de mesure, - déterminer la position relative de la partie du dispositif d'insertion dans le repère topographique à l'aide des informations caractéristiques mesurées, et de la position déterminée de la station de mesure, - calculer la position du bras dans le repère topographique à partir de la position déterminée de la partie du dispositif d'insertion dans le repère topographique, - déplacer le dispositif d'insertion de façon à ce qu'un élément soit en re- gard, et dans l'axe d'insertion d'une position donnée au niveau de laquelle on souhaite insérer un élément dans le sol, caractérisé en ce que la partie du dispositif d'insertion est le châssis du véhicule, et le calcul de la position du bras d'insertion est effectué à partir de la posi- tion connue du bras par rapport au châssis et de la position relative déterminée du châssis par rapport à la station de mesure. Selon des modes particuliers de réalisation, le procédé de guidage selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - les informations caractéristiques mesurées d'une position relative entre le châssis du véhicule et la station de mesure comprennent une distance et un angle séparant le châssis de la station de mesure ; - la mesure des informations caractéristiques d'une position relative entre le châssis et la station de mesure comporte un procédé de mesure optique coopé- rant avec au moins deux réflecteurs portés par le châssis de véhicule ; - les réflecteurs sont situés sur le haut d'une carrosserie du châssis ; - la mesure de la distance et l'angle séparant le châssis de la station de mesure comporte un procédé de mesure optique coopérant avec deux réflecteurs portés par le châssis de véhicule et un procédé de mesure de deux angles d'inclinaison et de dévers à l'aide de deux inclinomètres placés sur le châssis ; - la mise en place de la station de mesure à proximité de l'ouvrage est effectuée selon un angle azimutal quelconque par rapport au châssis ; - la mise en place de la station de mesure à proximité de l'ouvrage est effectuée à une hauteur d'au moins deux mètres par rapport au niveau du sol où se trouve le châssis ; - le système d'insertion comprend au moins deux bras d'insertion et le cal-cul de la position de chaque bras est effectué à l'aide de la position relative déter- minée du châssis par rapport à la station de mesure ; - le bras est motorisé en translation et en rotation suivant trois axes orthogonaux entre eux, le mouvement du bras étant commandé par l'unité de pilotage de manière à amener précisément les éléments en regard et dans l'axe d'insertion des positions données ; et - 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 durcie. L'invention concerne également un système d'insertion d'au moins un élément dans le sol comprenant un dispositif d'insertion ayant un châssis de véhi- cule monté sur des roues et un bras d'insertion mobile par rapport au châssis et actionnable par une unité de pilotage automatique, et une station de mesure d'informations caractéristiques d'une position relative entre une partie du dispositif d'insertion et la station de mesure de position, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux réflecteurs destinés à réfléchir une émission envoyée par la station de mesure, disposés sur le châssis, en ce que la partie du dispositif d'insertion est le châssis du véhicule, et en ce que l'unité de pilotage automatique est apte à calculer la position du bras d'insertion en fonction de la position connue du bras par rapport au châssis et de la position relative déterminée du châssis par rapport à la station de mesure. To this end, the subject of the invention is a method of guiding an insertion device intended to insert elements into the ground for the production of a structure, the insertion device comprising a vehicle chassis mounted on wheels and a movable insertion arm relative to the chassis operable by a uni-t autopilot, comprising the steps of: - set up a measuring station near the work and determine the position of the measuring station in a topographical coordinate system, - measuring, with the aid of the measuring station, information characteristic of a relative position between a part of the insertion device and the measuring station, - determining the relative position of the part of the insertion device in the topographical coordinate system using the measured characteristic information, and the determined position of the measuring station, - calculate the position of the arm in the topographical reference from the determined position of the part of the insertion device in the topographical coordinate system, - move the insertion device so that an element is in view, and in the insertion axis of a given position at which it is desired to insert an element in the ground, characterized in that the part of the insertion device is the chassis of the vehicle, and the calculation of the position of the insertion arm is made from the known position of the arm relative to the chassis and the relative position of the chassis relative to the measuring station. According to particular embodiments, the guiding method according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination: the measured characteristic information of a relative position between the vehicle frame and the measuring station comprise a distance and an angle separating the frame from the measuring station; the measurement of the characteristic information of a relative position between the frame and the measuring station comprises an optical measuring method cooperating with at least two reflectors carried by the vehicle frame; - the reflectors are located on the top of a chassis body; the measurement of the distance and the angle separating the frame from the measurement station comprises an optical measuring method cooperating with two reflectors carried by the vehicle frame and a method of measuring two angles of inclination and of slope at the using two inclinometers placed on the chassis; - The establishment of the measuring station near the work is performed at any azimuthal angle relative to the frame; - the installation of the measuring station near the structure is carried out at a height of at least two meters compared to the ground level where the chassis is located; the insertion system comprises at least two insertion arms and the calculation of the position of each arm is carried out with the aid of the determined relative position of the chassis with respect to the measuring station; - The arm is motorized in translation and rotation along three orthogonal axes between them, the movement of the arm being controlled by the control unit so as to bring precisely the elements facing and in the axis of insertion of the given positions; and - the structure is a railroad track and the elements are saddles intended to support a railroad rail, the saddles being inserted into a concrete slab which has not yet been hardened. The invention also relates to a system for inserting at least one element into the ground comprising an insertion device having a vehicle chassis mounted on wheels and a movable insertion arm relative to the chassis and operable by an automatic control unit, and an information measuring station characteristic of a relative position between a part of the insertion device and the position measuring station, characterized in that it comprises at least two reflectors intended to reflect a transmission sent by the measuring station, arranged on the chassis, in that the part of the insertion device is the chassis of the vehicle, and in that the automatic control unit is able to calculate the position of the arm of insertion according to the known position of the arm relative to the frame and the determined relative position of the frame relative to the measuring station.

Selon des modes particuliers de réalisation, le système d'insertion d'éléments dans le sol selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le bras est exempt de réflecteurs ; - les réflecteurs sont situés à au moins deux mètres du sol où reposent les roues ; - l'unité de pilotage est apte à recevoir des informations de la station de mesure, à calculer la position du châssis à partir des informations de la station de mesure, à calculer la position du bras à partir de la position du châssis et de la position relative connue du bras par rapport au châssis, à envoyer des signaux de commandes de déplacement au véhicule et au bras afin d'assurer l'insertion des éléments dans le sol à des endroits prédéterminés ; - le bras est motorisé en translation et en rotation suivant trois axes ortho- gonaux entre eux ; - le dispositif comprend au moins deux bras actionnés chacun par l'unité de pilotage automatique en fonction de la même position relative du châssis déterminée à l'aide des au moins deux réflecteurs ; et - lesdits 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. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un mode de réalisation qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif d'insertion de selles utilisant un procédé de guidage suivant un mode particulier de réalisation de l'invention, dans une courbe ; - la figure 2 est une vue schématique des moyens de commande du dispositif d'insertion de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue de détails du bras articulé du dispositif d'insertion de selles de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue schématique de dessus du dispositif d'insertion de selles des figures 1 et 2 ; et - la figure 5 est un ordinogramme du procédé de guidage selon le mode de réalisation de la figure 1. Conformément à la figure 1, le dispositif 10 d'insertion de selles est constitué d'un véhicule 12 monté sur quatre roues 14, dont deux sont directrices et les deux autres sont motrices. According to particular embodiments, the system for inserting elements in the ground according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken alone or in any technically possible combination: the arm is free of reflectors; - the reflectors are located at least two meters from the ground where the wheels rest; the control unit is able to receive information from the measuring station, to calculate the position of the chassis from the information of the measuring station, to calculate the position of the arm from the position of the chassis and the known relative position of the arm relative to the frame, sending movement control signals to the vehicle and the arm to ensure insertion of the elements into the ground at predetermined locations; the arm is motorized in translation and in rotation along three orthogonal axes between them; - The device comprises at least two arms each actuated by the automatic control unit according to the same relative position of the chassis determined using the at least two reflectors; and - said elements are saddles intended to support a railroad rail, the saddles being inserted in a concrete slab not yet hardened. The invention will be better understood on reading the description of an embodiment which will follow, given solely by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a perspective view of stool insertion device using a guide method according to a particular embodiment of the invention, in a curve; FIG. 2 is a schematic view of the control means of the insertion device of FIG. 1; FIG. 3 is a detail view of the articulated arm of the stool insertion device of FIG. 1; FIG. 4 is a diagrammatic plan view of the stool insertion device of FIGS. 1 and 2; and FIG. 5 is a flow diagram of the guiding method according to the embodiment of FIG. 1. In accordance with FIG. 1, the saddle insertion device 10 consists of a vehicle 12 mounted on four wheels 14, of which two are guiding and the other two are motor.

Le véhicule 12 comporte un châssis 16 porté par les roues 14. Le châssis 16 est formé par la caisse du véhicule et incorpore la carrosserie supérieure du véhicule. Le châssis 16 porte au moins un moteur de traction 18 ainsi que des vérins 20 pour l'orientation des roues directrices illustrés sur la figure 2. Une unité de pilotage automatique 22 est prévue pour commander le ou chaque moteur 18 et les vérins 20 permettant d'assurer un déplacement autonome du véhicule suivant une direction donnée. Le châssis 16 est équipé de deux inclinomètres 24A, 24B, permettant de fournir un positionnement angulaire du châssis 16 dans un repère topographique absolu lié au sol noté Xa, Ya, Za. En particulier, les deux inclinomètres 24A, 24B sont propres à fournir les angles d'inclinaison et de dévers du châssis 16. Le véhicule 12 comporte suivant sa face arrière un bras motorisé 26 mobile en translation et en rotation par rapport au châssis 16 suivant et autour de trois axes orthogonaux X, Y, Z d'un repère du châssis 16. The vehicle 12 comprises a frame 16 carried by the wheels 14. The frame 16 is formed by the vehicle body and incorporates the upper body of the vehicle. The frame 16 carries at least one traction motor 18 as well as cylinders 20 for the orientation of the steered wheels illustrated in FIG. 2. An automatic control unit 22 is provided for controlling the or each motor 18 and the jacks 20 for ensure autonomous movement of the vehicle in a given direction. The frame 16 is equipped with two inclinometers 24A, 24B, making it possible to provide an angular positioning of the frame 16 in an absolute land-related topographic reference mark denoted Xa, Ya, Za. In particular, the two inclinometers 24A, 24B are adapted to provide the inclination and tilt angles of the frame 16. The vehicle 12 comprises, according to its rear face, a motorized arm 26 that can move in translation and in rotation with respect to the following frame 16 and around three orthogonal axes X, Y, Z of a reference frame 16.

Le bras motorisé 26, lié à un repère d'axes x, y, z et de centre P, comprend un ensemble de moteurs pas à pas 26A (à confirmer) permettant des déplacements d'une très grande précision du bras 26 par rapport au châssis 16 selon les six degrés de liberté de mouvement définis par rapport au repère X, Y, Z du châssis 16. The motorized arm 26, linked to an axis mark x, y, z and center P, comprises a set of stepping motors 26A (to be confirmed) allowing movements of a very high precision of the arm 26 relative to the frame 16 according to the six degrees of freedom of movement defined with respect to the X, Y, Z frame of the frame 16.

L'ensemble 26A de moteurs est relié à l'unité de pilotage automatique 22 de manière à recevoir des signaux de commande. Le bras 26 illustré sur la figure 3 possède une structure 27 en forme générale en H et supporte sur sa partie inférieure deux vérins 28 à l'extrémité desquels sont fixées deux selles 30 destinées à être insérées dans une dalle en béton fraî- chement coulée, les deux selles 30 étant maintenues par le bras 26, à une dis- tance l'une de l'autre correspondant au gabarit de la voie à installer. Le bras 26 est équipé de trois inclinomètres 32A, 32B, 32C mesurant en permanence l'orientation du bras 26 par rapport aux axes X, Y et Z du châssis 16 du véhicule et d'un capteur de déplacement en translation 32D du bras 26 par rapport au châssis 16 propre à déterminer le déplacement suivant les trois direc- tions. Selon la figure 1, la carrosserie du véhicule qui est rigidement liée au châssis 16 comporte sur sa partie supérieure deux réflecteurs 34A, 34B destinés à coopérer avec une station de mesure 36 installée au voisinage de la voie de chemin de fer à installer. La station de mesure 36 disposée au voisinage de la voie est installée sur un trépied positionnable dans le repère topographique absolu lié au sol Xa, Ya, Za à l'aide d'un système de localisation satellitaire de type GPS. La station de mesure 36 comporte un dispositif optique 38 laser de mesure de distance équipé d'une optique émettrice et d'une optique réceptrice permettant de connaître avec une très grande précision la distance et l'angle séparant la station de mesure 36 des deux réflecteurs 34A, 34B portés par la carrosserie du vé- hicule. Le dispositif laser de mesure 38 utilisé est par exemple un dispositif commercialisé sous la référence TC/2003 par la société LEIKA. La station de mesure 36 comporte également un émetteur 40 radio en-voyant les résultats des mesures effectuées à chaque instant par le dispositif laser 38 de mesure en direction d'un récepteur 42 porté par le véhicule. Le récepteur 42 du véhicule est relié à l'unité de pilotage automatique 22 embarquée sur le véhicule. L'unité de pilotage automatique 22 comprend une mémoire et un calculateur lui permettant de calculer la position exacte du bras 26 dans l'espace notamment dans le repère topographique absolu lié au sol Xa, Ya, Za à partir des infor- mations envoyées par la station de mesure 36, de la position connue de la station de mesure 36, des angles d'inclinaison et de dévers fournis à l'aide des deux in-clinomètres 24A, 24B disposés sur le châssis 16, des angles d'orientation du bras 26 par rapport au châssis 16 fournis par les trois inclinomètres 32A, 32B, 32C et du déplacement en translation du bras 26 par rapport au châssis 16 fourni par le capteur de déplacement en translation 32D. L'unité de pilotage automatique 22 associée à un automate est propre à commander le déplacement du bras 26 via l'ensemble 26A des moteurs associés, des vérins 20 ainsi que les moteurs 18 permettant d'orienter et de déplacer le véhicule 12. The motor assembly 26A is connected to the autopilot unit 22 so as to receive control signals. The arm 26 illustrated in FIG. 3 has a structure 27 generally H-shaped and supports on its lower part two jacks 28 at the end of which are fixed two saddles 30 intended to be inserted in a freshly cast concrete slab, the two saddles 30 being held by the arm 26 at a distance from each other corresponding to the template of the track to be installed. The arm 26 is equipped with three inclinometers 32A, 32B, 32C continuously measuring the orientation of the arm 26 with respect to the X, Y and Z axes of the frame 16 of the vehicle and a translation displacement sensor 32D of the arm 26. to the frame 16 to determine the displacement in all three directions. According to Figure 1, the vehicle body which is rigidly connected to the frame 16 has on its upper part two reflectors 34A, 34B for cooperating with a measuring station 36 installed in the vicinity of the railway track to be installed. The measuring station 36 disposed in the vicinity of the track is installed on a tripod positionable in the absolute topographic reference linked to the ground Xa, Ya, Za using a GPS satellite location system. The measuring station 36 comprises an optical optical distance measuring device 38 equipped with an emitting optics and a receiver optics making it possible to know with very great precision the distance and the angle separating the measuring station 36 from the two reflectors. 34A, 34B carried by the body of the vehicle. The laser measuring device 38 used is for example a device marketed under the reference TC / 2003 by the company LEIKA. The measurement station 36 also comprises a radio transmitter 40 which displays the results of the measurements made at each instant by the measurement laser device 38 towards a receiver 42 carried by the vehicle. The receiver 42 of the vehicle is connected to the automatic control unit 22 on board the vehicle. The autopilot unit 22 comprises a memory and a calculator enabling it to calculate the exact position of the arm 26 in the space, especially in the absolute topographical reference linked to the ground Xa, Ya, Za on the basis of the information sent by the measuring station 36, the known position of the measuring station 36, the angles of inclination and tilt provided by means of the two clinometers 24A, 24B arranged on the frame 16, angles of orientation of the arm 26 relative to the frame 16 provided by the three inclinometers 32A, 32B, 32C and the translational movement of the arm 26 relative to the frame 16 provided by the translation displacement sensor 32D. The automatic control unit 22 associated with a controller is able to control the movement of the arm 26 via the assembly 26A of the associated engines, the jacks 20 as well as the motors 18 for orienting and moving the vehicle 12.

L'unité de pilotage automatique 22 associée à un automate est également propre à commander le déplacement des vérins d'insertion 28 des selles 30. Le procédé de guidage du dispositif d'insertion de selles va maintenant être décrit selon les figures 4 et 5. The automatic control unit 22 associated with a controller is also able to control the displacement of the insertion cylinders 28 of the saddles 30. The guide method of the saddle insertion device will now be described according to FIGS. 4 and 5.

Selon la figure 4, le jour de l'insertion des selles, le véhicule 12 d'insertion est amené au dessus d'une portion de voie où une dalle de béton qui vient d'être fraîchement coulée et n'est pas encore durcie. A partir de cette position de départ du véhicule 12 et d'une position d'arrivée, la station de mesure 36 est disposée à un endroit judicieusement choisi prenant en compte le relief et le tracé de la voie à construire et à une hauteur telle qu'une visée directe sur l'ensemble des deux réflecteurs 34A, 34B fixés sur la carrosserie du véhicule est possible en permanence quelle que soit la position du véhicule sur le tracé de la voie à construire entre le point de départ et le point d'arrivée. According to FIG. 4, on the day of insertion of the saddles, the insertion vehicle 12 is brought over a portion of track where a concrete slab has just been poured and is not yet hardened. From this starting position of the vehicle 12 and an arrival position, the measuring station 36 is disposed at a judiciously chosen location taking into account the relief and the course of the track to be constructed and at a height such that a direct sight on all of the two reflectors 34A, 34B fixed on the body of the vehicle is possible permanently regardless of the position of the vehicle on the route of the track to be built between the starting point and the point of arrival .

Selon la figure 5, le positionnement de la station de mesure 36 à cet endroit choisi est effectué de manière très précise dans une première étape 52 en utilisant un système de géolocalisation de type satellitaire, par exemple de type GPS. Dans une variante de réalisation du procédé selon l'invention, les coordonnées de la station de mesure 36 peuvent être déterminées par un procédé de triangulation à partir de bornes topographiques dont les positions sont connues avec précision. Dans une étape 54, les coordonnées exactes dans le repère topographique absolu lié au sol Xa, Ya, Za des points au niveau desquels les selles doivent être insérées sont stockées dans la mémoire de l'unité de pilotage 22. La position de la station de mesure 36 étant connue, alors que le véhicule est à l'arrêt, dans une étape 56 le dispositif laser 38 de mesure est orienté successivement en direction des deux réflecteurs 34A, 34B situés sur la carrosserie du véhicule de manière à ce qu'il mesure la distance et l'angle séparant chacun des réflecteurs 34A, 34B de la station de mesure 36. Dans une étape 58, le résultat est envoyé immédiatement par onde radio de l'émetteur 40 vers l'unité de pilotage automatique 22 disposée à bord du véhicule. L'unité 22 calcule alors la position actuelle exacte du véhicule, c'est-à-dire de son repère associé X, Y, Z centré en Q dans le repère topographique absolu lié au sol Xa, Ya, Za, à partir des données envoyées par la station de mesure 36, de la position connue de la station de mesure 36 et des angles d'inclinaison et de dé- vers fournis par les deux inclinomètres 24A, 24B disposés à bord du châssis 16 du véhicule. L'unité de pilotage automatique 22 calcule ensuite dans une étape 60, à partir des coordonnées des points au niveau desquels les selles doivent être insé- rées et de la position actuelle exacte du véhicule calculée par l'unité 22 à l'étape 58, l'écart séparant le bras 26, alors dans une position de repos, de la position au niveau de laquelle les prochaines selles doivent être insérées. A partir de l'écart calculé dans l'étape 60, l'unité de pilotage automatique 22 envoie dans une étape 62 des signaux à l'automate qui commande les roues 14 motrices et directrices de manière à déplacer le véhicule suivant l'axe de la voie jusqu'à amener le bras 26 articulé, immobile en position de repos, sensiblement à la hauteur des points théoriques d'insertion des selles. Bien entendu, compte tenu des jeux existants dans la transmission du véhicule, le positionnement du véhicule sur la voie n'est alors pas très précis, l'imprécision de positionnement étant de l'ordre des centimètres. Une fois le véhicule arrêté dans cette position intermédiaire, dans une étape 64, de nouvelles mesures d'angle et de distance sont effectuées à l'aide des réflecteurs 34A, 34B et sont envoyées immédiatement par onde radio de l'émetteur 40 vers l'unité de pilotage automatique 22. L'unité de pilotage automatique 22 détermine alors dans une étape 66 la position du bras 26 dans le repère Xa, Ya, Za à partir des nouvelles données émises par la station de mesure 36, des angles d'inclinaison et de dévers mis à jour fournis à l'aide des deux inclinomètres 24A, 24B disposés sur le châssis 16, des angles d'orientation du bras 26 par rapport au châssis 16 fournis par les trois inclinomètres 32A, 32B, 32C qui correspondent à la position de repos du bras. L'unité de pilotage automatique 22 détermine ensuite dans la même étape 66 l'écart entre la position du bras 26 et celle recherchée dans laquelle les selles 30 portées par le bras 26 sont en regard des points théoriques d'insertion des sel- les selon l'axe d'insertion prévu. L'unité de pilotage automatique 22 envoie ensuite dans une étape 68 des signaux à l'automate pour commander les moteurs de l'ensemble 26A pour le mouvement du bras 26 articulé suivant les six degrés de liberté de manière à compenser l'écart déterminé à l'étape 66 et à amener avec une très grande préci- sion les selles 30 portées par les bras 26 en regard des points théoriques d'insertion des selles. Les vérins 28 sont ensuite actionnés dans une étape 70 pour insérer les selles dans le béton non encore durci suivant un procédé décrit dans la demande de brevet EP 0 803 609. According to FIG. 5, the positioning of the measuring station 36 at this chosen location is done very precisely in a first step 52 by using a satellite-type geolocation system, for example of the GPS type. In an alternative embodiment of the method according to the invention, the coordinates of the measuring station 36 can be determined by a triangulation method from topographic terminals whose positions are known precisely. In a step 54, the exact coordinates in the absolute topographical reference linked to the ground Xa, Ya, Za of the points at which the saddles must be inserted are stored in the memory of the control unit 22. The position of the station of measurement 36 being known, while the vehicle is stationary, in a step 56 the measuring laser device 38 is oriented successively towards the two reflectors 34A, 34B located on the body of the vehicle so that it measures the distance and the angle separating each of the reflectors 34A, 34B from the measuring station 36. In a step 58, the result is sent immediately by radio wave from the transmitter 40 to the automatic control unit 22 placed on board the vehicle. The unit 22 then calculates the exact current position of the vehicle, that is to say, its associated coordinate system X, Y, Z centered in Q in the absolute topographic reference linked to the ground Xa, Ya, Za, from the data sent by the measuring station 36, the known position of the measurement station 36 and the inclination and divergence angles provided by the two inclinometers 24A, 24B disposed on board the chassis 16 of the vehicle. The autopilot unit 22 then calculates in a step 60, from the coordinates of the points at which the saddles are to be inserted and from the exact current position of the vehicle calculated by the unit 22 in step 58, the gap separating the arm 26, then in a rest position, from the position at which the next saddles must be inserted. From the difference calculated in step 60, the automatic control unit 22 sends signals to the controller in a step 62 which controls the driving and steering wheels 14 so as to move the vehicle along the axis of rotation. the way to bring the articulated arm 26, stationary in the rest position, substantially at the height of the theoretical stool insertion points. Of course, given the existing games in the transmission of the vehicle, the positioning of the vehicle on the track is not very accurate, positioning inaccuracy being of the order of centimeters. Once the vehicle stopped in this intermediate position, in a step 64, new angle and distance measurements are made using the reflectors 34A, 34B and are sent immediately by radio wave from the transmitter 40 to the The autopilot unit 22 then determines in a step 66 the position of the arm 26 in the Xa, Ya, Za mark from the new data transmitted by the measuring station 36, inclination angles. and updated tilt provided with the two inclinometers 24A, 24B disposed on the frame 16, angles of orientation of the arm 26 relative to the frame 16 provided by the three inclinometers 32A, 32B, 32C which correspond to the rest position of the arm. The automatic piloting unit 22 then determines in the same step 66 the difference between the position of the arm 26 and the desired one in which the saddles 30 carried by the arm 26 are opposite the theoretical insertion points of the springs. the insertion axis provided. The automatic control unit 22 then sends signals to the controller in a step 68 to control the motors of the assembly 26A for the movement of the articulated arm 26 along the six degrees of freedom so as to compensate for the difference determined in FIG. step 66 and to bring with very great precision the saddles 30 carried by the arms 26 opposite the theoretical stool insertion points. The cylinders 28 are then actuated in a step 70 to insert the saddles in the concrete not yet cured according to a method described in the patent application EP 0 803 609.

Une fois les deux selles insérées, le bras 26 est ramené en position de repos dans une étape 72 et l'ordinateur recherche les coordonnées des points suivants au niveau desquels de nouvelles selles 30 doivent être insérées en revenant à l'étape 54. Once the two saddles are inserted, the arm 26 is returned to the rest position in a step 72 and the computer searches for the coordinates of the following points at which new saddles 30 must be inserted by returning to step 54.

Un tel procédé de guidage présente l'avantage d'être rapidement opérationnel et peu coûteux à mettre en oeuvre et ne nécessitant l'installation qu'une seule fois de la station de mesure 36 le jour de l'opération d'insertion des selles. En outre, un tel procédé de guidage présente l'avantage de ne pas être perturbé par des masquages intempestifs causés par le déplacement du personnel sur le chantier, ou bien par la trajectoire de la voie, la visée laser devenant non réalisable du fait du masquage par le gabarit du véhicule. Avantageusement, cela permet de pouvoir utiliser le véhicule d'insertion dans les deux sens de marche le long de la voie. En variante, au moins trois réflecteurs de visée laser sont disposés sur la carrosserie du véhicule 12, ce qui permet de déterminer la position du châssis 16 dans le repère topographique absolu lié au sol Xa, Ya, Za sans avoir besoin de deux inclinomètres 24A, 24B. De préférence, la station de mesure 36 est disposée dans les environs de l'ouvrage à une hauteur d'au moins deux mètres par rapport au niveau du sol où se trouve le châssis. Cela permet de s'affranchir de tout problème ordinaire de masquage consécutif aux mouvements du personnel sur le chantier. De préférence, la station de mesure 36 est disposée selon un angle azimutal quelconque par rapport au châssis 16, ce qui permet de viser librement les réflecteurs indépendamment de la position du véhicule. Such a guiding method has the advantage of being quickly operational and inexpensive to implement and only requiring the installation of the measuring station 36 once the day of the stool insertion operation. In addition, such a guiding method has the advantage of not being disturbed by unwanted masking caused by the movement of personnel on the site, or by the path of the track, laser sighting becoming unachievable due to masking by the vehicle template. Advantageously, this makes it possible to use the insertion vehicle in both directions of travel along the track. In a variant, at least three laser aiming reflectors are arranged on the bodywork of the vehicle 12, which makes it possible to determine the position of the frame 16 in the absolute topographic reference linked to the ground Xa, Ya, Za without the need for two inclinometers 24A, 24B. Preferably, the measuring station 36 is disposed in the vicinity of the structure at a height of at least two meters from the ground level where the frame is located. This makes it possible to overcome any ordinary masking problem resulting from the movements of the personnel on the site. Preferably, the measuring station 36 is arranged at any azimuthal angle relative to the frame 16, which allows the reflectors to be freely aimed independently of the position of the vehicle.

En variante, le dispositif d'insertion 10 comprend au moins deux bras identiques au bras 26 actionnés par l'unité de pilotage automatique. Le calcul de la position de chaque bras 26 est effectué à l'aide de la même position relative du châssis 16 déterminée à l'aide d'au mois deux réflecteurs. Ainsi, plusieurs bras montés en série selon la direction de déplacement du véhicule peuvent être commandés en parallèles, leur position respective dans le repère topographique étant calculé à partir de la position exacte du châssis sans requérir une visibilité optique depuis l'extérieur du véhicule. Un guidage simultané ou séquentiel de manière rapide des bras d'insertion est ainsi réalisé, permettant d'augmenter les cadences de pose des selles par la mise en parallèle des tâches d'insertion associées respectivement à chacun des bras. Alternatively, the insertion device 10 comprises at least two arms identical to the arm 26 actuated by the autopilot unit. The calculation of the position of each arm 26 is performed using the same relative position of the frame 16 determined using at least two reflectors. Thus, several arms connected in series in the direction of movement of the vehicle can be controlled in parallel, their respective position in the topographical reference being calculated from the exact position of the chassis without requiring optical visibility from outside the vehicle. Simultaneous or sequential guidance of the insertion arms is thus performed rapidly, making it possible to increase the stool delivery rates by placing in parallel the insertion tasks associated respectively with each of the arms.

Claims

REVENDICATIONS1. A method of guiding an insertion device (10) for inserting elements (32) into the ground for the production of a work, the insertion device (10) comprising a vehicle frame (16) (12) ) mounted on wheels (14) and an insertion arm (26) movable relative to the frame (16) operable by an automatic control unit (22), comprising the steps of: - setting up a measuring station (36) in the vicinity of the structure and determine the position of the measuring station (36) in a topographical reference, - measuring with the measuring station (36) information indicative of a relative position between a part of the insertion device (10) and the measuring station (36), - determining the relative position of the part of the insertion device (10) in the topographical reference with the measured characteristic information, and the determined position of the measuring station (36), - calculate the position of the arm (26) in the topographical coordinate system from the determined position of the part of the insertion device (10) in the topographical coordinate system, - moving the insertion device (10) so that one element ( 32) is facing, and in the axis of insertion of a given position at which it is desired to insert an element in the ground, characterized in that the part of the insertion device (10) is the frame (16) of the vehicle (12), and the calculation of the position of the insertion arm (26) is made from the known position of the arm (26) relative to the chassis and from the determined relative position of the frame (16) with respect to the measuring station (36).

Guiding method according to claim 1, characterized in that the measured characteristic information of a relative position between the frame (16) of the vehicle (12) and the measuring station (36) comprises a distance and an angle separating the frame (16) of the measuring station (36).

3. Guiding method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the measurement of the characteristic information of a relative position between the frame (16) and the measuring station (36) comprises a cooperative optical measuring method with at least two reflectors (34A, 34B) carried by the vehicle frame (16) (12).

4. Guidance method according to claim 3, characterized in that the reflectors (34A, 34B) are located on the top of a chassis body (16).

5. Guiding method according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the measurement of the distance and the angle between the frame (16) of the measuring station (36) comprises a cooperating optical measuring method with two reflectors (34A, 34B) carried by the vehicle frame (16) and a method of measuring two inclination and tilt angles with two inclinometers (24A, 24B) placed on the chassis ( 16).

6. Guiding method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the establishment of the measuring station (36) in the vicinity of the structure is performed at any azimuthal angle relative to the frame ( 16).

7. Guiding method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the establishment of the measuring station (36) in the vicinity of the structure is carried out at a height of at least two meters by relative to the level of the ground where the frame (16) is.

8. Guiding method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the insertion system (10) comprises at least two insertion arms (26) and in that the calculation of the position of each arm (26) is effected by means of the determined relative position of the frame (16) with respect to the measuring station (36).

9. A method of guiding an insertion device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the arm (26) is motorized in translation and rotation along three orthogonal axes between them, the movement of the arm (26) being controlled by the control unit (22) so as to bring precise-ment elements facing and in the axis of insertion of the given positions.

10. Method for guiding an insertion device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the structure is a railroad track and in that the elements are saddles for supporting a railroad rail, the stool being inserted into a concrete slab not yet hardened.

A system for inserting at least one element into the ground comprising an insertion device (10) having a vehicle chassis (16) mounted on wheels (14) and a movable insertion arm (26). to the frame (16) and operable by an autopilot unit (22), and a measuring station (36) of information indicative of a relative position between a portion of the insertion device (10) and the measuring station (36) of position, characterized in that it comprises at least two reflectors (34A, 34B) for reflecting an emission sent by the measuring station (36), arranged on the frame (16), in that the part of the insertion device (10) is the chassis (16) of the vehicle (12), and in that the automatic control unit (22) is able to calculate the position of the insertion arm (26) according to the known position of the arm (26) with respect to the frame and the determined relative position of the frame (16) with respect to the s measurement (36).

12. Insertion system according to claim 11, characterized in that the arm (26) is free of reflectors (34A, 34B).

13. Insertion system according to any one of claims 11 to 12, characterized in that the reflectors (34A, 34B) are located at least two meters from the ground where the wheels (14) rest.

14. Insertion system according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the control unit (22) is adapted to receive information from the measuring station (36), to calculate the position of the frame (16) from the information of the measuring station (36), calculating the position of the arm (26) from the position of the frame (16) and the known relative position of the arm (26) relative to to the chassis (16), sending movement control signals to the vehicle (12) and the arm (26) to ensure insertion of the elements into the ground at predetermined locations.

15. Insertion system according to any one of claims 11 to 14, characterized in that the arm (26) is motorized in translation and rotation along three orthogonal axes between them.

16. Inserting system according to any one of claims 14 to 15, characterized in that the device comprises at least two arms (26) each actuated by the automatic control unit (22) according to the same positionrelative frame (16) determined using the at least two reflectors (34, 34B).

17. insertion device according to any one of claims 11 to 16, characterized in that said elements are saddles intended to support a railroad rail, the saddles being inserted into a concrete slab not yet hardened.