FR3142928A1 - Dispositif de veille optronique stabilisée par robot manipulateur - Google Patents

Abstract

Dispositif de surveillance à 360° comportant un dispositif d’observation (70) d’observation à 360° monté sur un système support disposé sur un véhicule porteur (60) et comportant un dispositif de traitement d’images numériques (71) configuré pour construire des images à 360° à partir d’une pluralité d’images prises par ledit dispositif d’observation et raccordées les unes aux autres par ledit dispositif de traitement d’images, caractérisé en ce que le système support est un système support de compensation des mouvements du véhicule en cap, tangage et roulis et comporte un robot manipulateur (1) pourvu de trois bras (10, 20, 30) pourvus chacun d’une extrémité proximale comportant une liaison rotative motorisée (11, 21, 31) disposées sur un axe commun (51) d’un support (50), perpendiculaire à un plan longitudinal du véhicule porteur et solidaire dudit véhicule porteur, d’un premier demi-bras (12, 22, 32) et d’un second demi-bras (14, 24, 34) reliés par une articulation centrale (13, 23, 33) et pourvus d’une extrémité distale munie d’une articulation terminale (15, 25, 35) de liaison desdits bras à une plateforme (40) de fixation dudit dispositif d’observation (70), des moteurs de manœuvre des bras étant positionnés sur une base du support (50) du robot manipulateur et agissant sur les liaisons rotatives (11, 21, 31,) des bras sur ledit support. Figure 3

Description

Dispositif de veille optronique stabilisée par robot manipulateur

L’invention relève du domaine de la veille optronique en environnement maritime, aéroporté ou terrestre. Le dispositif de veille a vocation à être monté sur un navire de surface, un véhicule blindé, ou tout autre véhicule porteur mobile terrestre ou naval. L’objectif est de surveiller l’espace environnant à la recherche de menaces afin de pouvoir déployer des moyens de défense adaptés dans un temps imparti. Pour cela, on cherche à créer une image panoramique ou « bandeau » réalisée à partir de la concaténation d’images prises par une ou plusieurs caméras.

Afin de pouvoir créer des images nettes permettant l’identification des menaces, il est nécessaire de stabiliser les dispositifs optiques utilisés. En effet, ces dispositifs vont être soumis à des perturbations telles que :

- des perturbations angulaires en cap, roulis et tangage, lié à l’orientation du véhicule porteur, sujet à un mouvement de houle, par exemple pour un navire, ou roulant sur une surface accidentée, par exemple pour un véhicule de surface ;

- des perturbations linéaires suivant les 3 directions de l’espace (tel que le pilonnement pour un navire par exemple).

Pour répondre à l’objectif de détection à 360° en environnement perturbé, une solution consiste à mettre en place un système optique permettant l’observation continuelle de l’environnement à 360° dans l’objectif de créer des bandeaux représentant en 2D l’espace environnant. Pour réaliser ceci, il existe plusieurs architectures classiques avec des dispositifs optroniques stabilisés.

Une première architecture concerne un ensemble de caméras orientable à 360° et stabilisée par un système de cardans motorisés, architecture dite « Mass-Stabilized» en anglais.

Dans cette architecture, une caméra est montée sur un plan de pose d’un véhicule au travers d’un support et est directement orientée par un système à au moins deux cardans motorisés suivant le degré de stabilisation recherché.

Dans une telle application, l’un des objectifs est de compenser des mouvements en cap, tangage et roulis du véhicule porteur par rapport à un repère orthonormé terrestre O, x, y, z appelé aussi repère inertiel, comportant un plan x, y tangent à la surface de la Terre à l’endroit où se trouve le véhicule, un axe x orienté vers le nord, un axe y orienté vers l’ouest et un axe z par exemple orienté vers le haut. Le plan de pose définit lui-même un repère orthonormé O’,x’,y’,z’ où O’ est un point d’origine de montage du système support de la caméra sur le plan de pose, x’ un axe longitudinal du véhicule, y’ un axe transversal au véhicule et z’ un axe perpendiculaire au plan x’, y’ et orienté vers le haut.

La version la plus simple prévoit un système support positionné sur un plan de pose du véhicule et disposant de deux cardans pourvus d’axes en site et gisement permettant de corriger des mouvements relatifs du plan de pose en cap, roulis et tangage par rapport au repère orthonormé terrestre O, x, y, z l. Ces cardans permettent à la Ligne de Visée, c’est à dire le chemin optique sortant de la caméra, ci-après « LdV », de réaliser des mouvements haut/bas sur un axe de site et gauche/droite sur un axe de gisement en sorte d’orienter la caméra par rapport audit repère orthonormé terrestre tandis que le véhicule subit des mouvements d’inclinaison par rapport audit repère orthonormé terrestre. L’axe de gisement est muni en outre d’un collecteur tournant, permettant à la caméra de réaliser un nombre indéterminé de tours autour de cet axe de gisement afin de balayer tout l’espace autour de la caméra.

Le système à deux axes ne permet toutefois pas de corriger un dévers de la caméra causé par les mouvements de rotation du véhicule porteur selon un axe colinéaire à la LdV ce qui impose de traiter les images pour réaliser une dérotation de ces images avant de les assembler

L’ajout de gyromètres, placés proches du cœur de la caméra, fournit une mesure de la vitesse angulaire de la LdV lors des mouvements dudit véhicule. Cette mesure est utilisée pour asservir les moteurs entraînant les cardans afin de stabiliser la caméra.

La fonction de veille est réalisée en faisant tourner l’axe de gisement sur un tour complet tout en réalisant des prises d’images successives, qui sont ensuite « collées » les unes avec les autres par un algorithme de traitement d’image. On obtient un alors « bandeau » 2D de la vue à 360°. Voir .

Il est possible d’ajouter un cardan supplémentaire de compensation de dévers permettant la stabilisation en dévers d’image de la caméra pour obtenir une stabilisation au niveau de l’angle géographique. L’architecture possède alors trois axes de rotation. Cependant, ces architectures sont souvent volumineuses.

Il aussi est possible d’ajouter un cardan supplémentaire en gisement. On dispose alors de deux cardans en gisement : l’un dit «gros» réalisant des tours successifs à vitesse constante, un autre dit «fin» ou «dispositif de contre-rotation» réalisant l’inverse du mouvement de l’axe gros pendant les prises d’images, et rattrapant l’axe gros après la prise d’image. Cette architecture permet d’augmenter le temps d’intégration des caméras durant les prises de vue, et donc d’augmenter la qualité de l’image et la fréquence de rotation de l’axe de gisement. Cependant, ce système est plus coûteux.

Notons aussi qu’il est aussi possible d’ajouter un cardan supplémentaire en site. L’axe supplémentaire permet d’augmenter la qualité de stabilisation de la LdV, et donc d’améliorer la qualité de prise de vue, toujours au détriment du prix.

Une version à plusieurs caméras de ce système est possible.

Une deuxième architecture correspond à une LdV stabilisée et orientée par miroirs orientables à 360°, architecture dite « Mirror-Stabilized » en anglais.

Dans cette architecture, une caméra est solidaire du bâtiment porteur et sa LdV est stabilisée et orientée par l’intermédiaire de miroirs orientables suivant au moins deux axes et il faut soit une dérotation électronique, soit mécanique de l’image.

La version la plus simple dispose de deux axes : site et gisement, comme dans l’architecture « Mass-Stabilized » de base, sauf que cette fois-ci ce sont les miroirs qui sont orientés en site et gisement, et non les caméras. L’axe de gisement est muni d’un collecteur tournant, permettant à celui-ci de réaliser un nombre indéterminé de tours afin de balayer tout l’espace.

La stabilisation de la LdV peut-être alors réalisé de deux manières:

a/ Une centrale de navigation est placée sur le véhicule porteur, mesurant les orientations du véhicule porteur par rapport au référentiel inertiel, i.e. les angles de cap, roulis et tangage, et des capteurs angulaires mesurent les orientations relatives des miroirs par rapport au repère du véhicule porteur . Ces deux données permettent de remonter à la mesure de la position de la LdV, dans le repère inertiel ou repère terrestre, et permet d’asservir les moteurs orientant les miroirs afin de réaligner la ligne de visée par rapport au repère inertiel. Cette architecture est dite «Strap-Down » en anglais.

b/ Un dispositif de poulies/courroies est utilisé: une des poulies porte le gyromètre, l’autre porte le miroir. Le gyromètre voit alors exactement la mesure inertielle de la LdV. On utilise alors cette mesure pour asservir la LdV avec les moteurs orientant les miroirs.

Comme dans la première architecture, la fonction de veille est réalisée en faisant tourner l’axe de gisement sur un tour complet tout en réalisant des prises d’images successives, qui sont ensuite assemblées les unes avec les autres par un algorithme de traitement d’image. On obtient un alors de nouveau un bandeau 2D de la vue à 360°.

Il est possible d’ajouter un cardan supplémentaire permettant la stabilisation en dévers. L’architecture possède alors trois axes de rotation.

En pratique, comme dans la version « Mass-Stabilized », on ajoute un axe gros en gisement tournant à vitesse constante. L’axe fin en gisement, portant le miroir, réalise le mouvement inverse sur une portion de tour (contre rotation). Ceci permet d’éviter le flou pendant la prise d’image.

Une troisième architecture concerne une fusion de capteurs fixes répartis soit une architecture dite « Capteurs fixes répartis ».

Cette architecture consiste en une série de capteurs fixes répartis sur une plate-forme de manière à observer tout l’environnement environnant (360° en gisement).

Contrairement aux autres architectures « Mass-Stabilized » et «Mirror-Stabilized », les caméras ne sont pas stabilisées, ni motorisées. La multiplication des capteurs permet d’avoir une vue d’ensemble à n’importe quel instant, au détriment de la qualité image.

Problème technique

Pour les architectures présentées précédemment, il est nécessaire de faire appel à du traitement d’image complexe afin de juxtaposer les images entre-elles. Cette superposition d’images perturbe la qualité de l’image aux points de raccord, surtout lorsque l’architecture ne présente pas de stabilisation en dévers image.

Dans le cas des architectures Mass-Stabilized et Mirror-Stabilized, l’ajout d’une stabilisation en dévers image rend le dispositif final volumineux et coûteux, et est donc souvent peu utilisée. Une architecture à deux cardans est souvent préférée, le dévers image étant corrigé par traitement d’images, au détriment d’une bonne qualité de raccords. De plus, dans le cas de l’utilisation d’un axe de gisement gros tournant à vitesse constante et d’un axe fin en contreréaction, la synchronisation temporelle est primordiale.

L’architecture par capteurs fixes répartis offre des avantages significatifs en termes de réactivités sur des menaces à courte distance et en termes de poursuite sur cibles multiples dans un contexte asymétrique. En revanche, elle souffre soit d’un manque de résolution, soit d’un coût élevé du fait de la multiplication des capteurs (particulièrement les capteurs infrarouge) par rapport aux systèmes en rotation tels que les architectures Mass-Stabilized et Mirror-Stabilized. Ce manque de résolution est aussi la conséquence d’un surdimensionnement du champ vertical nécessaire à la compensation de la perte de champs induite par le dévers image éventuellement causé par le roulis et le tangage du navire. De plus cette architecture est incompatible avec des capteurs actifs (télémètre, illuminateur).

Dans un contexte asymétrique, lorsque les menaces sont multiples et très proche du navire, le positionnement des capteurs crée potentiellement une zone aveugle pour les menaces à courtes distances. Ce dernier point rend encore plus notable le besoin de compensation en site.

Notons qu’une architecture support à trois degrés de liberté pourrait être réalisée à l’aide de systèmes à cardans, c’est-à-dire une architecture sérielle à 3 cardans. Il s’agirait toutefois d’une architecture volumineuse, lourde et onéreuse.

Au vu de l’art antérieur la présente demande propose une architecture support d’un dispositif d’observation à 360° comportant une ou plusieurs caméras, un ou plusieurs capteurs infrarouge, un ou plusieurs lasers et détecteurs lasers associés les uns aux autres ou non, réalisée au moyen d’un robot manipulateur à stabilisation en Azimut, élévation et dévers image, l’azimut étant l’angle de la Ligne de Visée par rapport au nord, l’élévation étant l’angle de la Ligne de Visée par rapport au plan tangent à la surface de la Terre, et le dévers image étant la rotation de l’image selon l’axe de la Ligne de Visée.

Plus précisément la présente divulgation concerne un dispositif de surveillance à 360° comportant un dispositif d’observation à 360° pourvu d’un ou plusieurs caméra, capteurs infrarouge et/ou détecteurs laser monté sur un système support disposé sur un véhicule porteur et comportant un dispositif de traitement d’images numériques configuré pour construire des images à 360° à partir d’une pluralité d’images prises par ledit dispositif d’observation et raccordées les unes aux autres par ledit dispositif de traitement d’images, pour lequel le système support est un système support de compensation des mouvements du véhicule en cap, tangage et roulis et comporte un robot manipulateur de type robot parallèle pourvu de trois bras pourvus chacun d’une extrémité proximale comportant une liaison rotative motorisée, disposées sur un axe commun d’un support, perpendiculaire à un plan longitudinal du véhicule porteur et solidaire dudit véhicule porteur, d’un premier demi-bras et d’un second demi-bras reliés par une articulation centrale et pourvus d’une extrémité distale munie d’une articulation terminale de liaison desdits bras à une plateforme de fixation dudit dispositif d’observation, des moteurs de manœuvre des bras étant positionnés sur une base du support du robot manipulateur et agissant sur les liaisons rotatives des bras sur ledit support.

Selon un premier mode de réalisation, le robot manipulateur est de type manipulateur parallèle sphérique dont les articulations terminales des bras sont disposées à 120° les unes des autres en périphérie de la plateforme et dont les liaisons rotatives motorisées s’étendent dans des directions perpendiculaires audit axe commun.

Selon un second mode de réalisation, le robot manipulateur est de type manipulateur asymétrique et comporte :

- un bras support dont le premier demi-bras solidaire d’une liaison rotative autour de l’axe commun s’étend dans un premier plan parallèle audit axe commun et dont le second demi-bras forme une équerre pourvue d’une extrémité proximale montée rotative sur une extrémité distale du premier demi-bras autour d’un axe perpendiculaire audit premier plan, et pourvue d’une extrémité distale formant une coupelle support de la plateforme et,

- deux bras manipulateurs reliés à la plateforme au travers d’un volant au moyen d’un palier traversant ladite coupelle et monté rotatif dans ladite coupelle, ledit volant portant les articulations terminales des bras manipulateurs.

Le dispositif comporte avantageusement une centrale inertielle reliée à un calculateur pourvu d’un programme de commande desdits moteurs de manœuvre et de moyens de pilotage configurés pour piloter lesdits moteurs en sorte de manœuvrer la plateforme en Azimut, élévation et dévers image au moyen de variations d’angles de gisement, site dévers pour compenser le cap, tangage, roulis du porteur.

La centrale inertielle peut être disposée sur ladite plateforme. Le programme de commande est alors configuré pour positionner la plateforme relativement à un référentiel terrestre O, x, y, z indépendamment des attitudes du véhicule porteur pourvu d’un repère mobile O’, x’, y’, z’.

Dans ce premier cas la masse supportée par le robot est déjà réduite par rapport aux dispositifs antérieurs que nécessitaient des moteurs suspendus.

Selon une alternative, la centrale inertielle peut être positionnée sur le véhicule porteur. Le programme de commande est alors configuré pour positionner ladite plateforme relativement à un référentiel terrestre O, x, y, z en compensation des attitudes du véhicule porteur pourvu d’un repère mobile O’, x’, y’, z’.

Dans ce dernier cas la masse supportée par le robot est encore plus réduite.

Le robot manipulateur réalise avantageusement une stabilisation en roulis, en tangage et en cap de la plateforme portant le dispositif d’observation.

La présente divulgation propose en outre un procédé de prise de vues à 360° au moyen d’un dispositif de surveillance tel que décrit comportant, pour chaque image (i) de réalisation d’une vue formée par un bandeau à 360°, une séquence de prise d’image comportant un positionnement du dispositif d’observation selon un gisement donné, une stabilisation du dispositif d’observation au moyen du système support, un prise d’image, et un positionnement de l’image dans une série d’images de réalisation d’un bandeau à 360°.

Ladite image i couvrant un champ horizontal de 2π/N, N étant le nombre de caméras sur un pourtour du dispositif d’observation, ladite séquence peut être répétée selon une boucle pour les gisements successifs avec i=1 à N.

La génération de bandeaux et leur analyse est avantageusement répétée tant qu’un état d’alerte est en cours.

D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après d’exemples de réalisation non limitatifs, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :

montre une vue en perspective d’un premier mode de réalisation d’un robot de la présente divulgation;

représente schématiquement une motorisation possible du robot de la ;

représente schématiquement le robot de la en situation;

représente une vue de côté d’un second mode de réalisation d’un robot de la présente divulgation;

représente une vue éclatée du robot de la ;

montre un logigramme de prise de vues de l’art antérieur;

montre un logigramme de prise de vues avec un robot selon la présente divulgation.

Les dessins et la description ci-après contiennent des éléments pouvant non seulement servir à mieux faire comprendre la présente invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.

Comme vu plus haut, la présente divulgation concerne un dispositif de surveillance à 360° comportant un dispositif d’observation à 360° 70 pourvu de caméras et ou de capteurs infrarouges et ou lasers monté sur une plateforme 40 solidaire d’un système support 1 disposé sur un véhicule porteur comme schématisé par exemple en pour un navire porteur 60.

Le dispositif de surveillance comporte un dispositif de traitement d’images numériques configuré pour construire des images à 360° à partir d’une pluralité d’images prises par ledit dispositif d’observation et raccordées les unes aux autres par ledit dispositif de traitement d’images, pour lequel le système support 1 est un système support de compensation des mouvements du véhicule porteur en cap, tangage et roulis.

Il est maintenant fait référence à la qui représente un premier mode de réalisation d’un tel système support réalisé au moyen d’un robot manipulateur 1 symétrique, pourvu de trois bras 10, 20, 30 pourvus chacun d’une extrémité proximale comportant une liaison rotative motorisée 11, 21, 31 sur un support 50, d’un premier demi-bras 12, 22, 32 et d’un second demi-bras 14, 24, 34 reliés par une articulation centrale 13, 23, 33 et pourvus d’une extrémité distale munie d’une articulation terminale 15, 25, 35 reliant chaque extrémité distale desdits bras à une plateforme 40. Selon la , des moteurs 511, 521, 531 de manœuvre des bras sont positionnés sur une base du support 50 du robot manipulateur et agissent sur les liaisons rotatives 11, 21, 31 des premiers demi-bras sur ledit support, ici au travers de dispositifs réducteurs 512, 522, 532 et d’engrenages 513, 523, 533. L’axe porteur 51 ici représenté fonctionnellement autour des parties tournantes 11, 21, 31 portant les demi-bras 12, 22, 32 se trouve dans la réalisation représentée en selon un axe central perpendiculaire au plan de la base 50 qui se positionne selon la sur un plan longitudinal horizontal 61 du navire 60. Le robot permet ainsi de jouer sur le positionnement de la plateforme 40 en site, gisement et dévers par rapport audit plan longitudinal 61.

Dans ce mode de réalisation le poids de la plateforme, de la caméra et éventuellement de sa motorisation et d’une centrale à inertie est réparti entre les trois bras, chacun desdits bras manœuvré par son moteur participant également à la manœuvre de la plateforme portant le dispositif d’observation.

Selon la , le robot manipulateur 1 supporte le dispositif d’observation à 360° 70 et la base 50 est solidaire d’un véhicule porteur, ici un navire 60 schématisé à échelle réduite.

Le dispositif est particulièrement adapté pour un navire du fait que les vitesses de mouvements de tangage et de roulis sont de l’ordre de quelques dizaines de °/s, que les accélérations de tangage et de roulis sont de quelques centaines de °/s², le dispositif support étant compatible de telles vitesses et pouvant permettre à la caméra 70 réaliser un ou plusieurs tours par seconde.

Sur la sont représentés :

Un premier repère O,x,y,z, repère terrestre ou inertiel ;

Un deuxième repère O’,x’,y’,z’, repère porteur, le porteur ayant des mouvements de cap, tangage et roulis par rapport au premier repère;

Un troisième repère O’’, x’’, y’’,z’’, repère de la plateforme 40 et du dispositif d’observation dont la position par rapport au repère inertiel O,x,y,z est donnée par les angles d’azimut, d’élévation et de dévers image et qui a des mouvements en gisement, site, dévers par rapport au porteur pour corriger la position de la ligne de visée LdV par rapport au repère inertiel.

L’architecture à base de robot manipulateur permet intrinsèquement de stabiliser le dispositif d’observation lorsque le porteur effectue des mouvements de cap, roulis et tangage pour respecter la consigne de visée en azimut et en élévation tout en corrigeant le dévers image. Il permet aussi d’orienter le dispositif d’observation suivant un tour complet en gisement par une rotation de 360° dans le cas d’une caméra unique ou d’un nombre de caméra insuffisant pour balayer la totalité du champs circulaire autour du véhicule.

Une telle architecture à base de robot manipulateur peut comporter une centrale inertielle 80 qui est par exemple disposée sur le plateau 90 portant le dispositif d’observation à 360°.

Le dispositif d’observation 70 ici disposé sur un plateau 90 mais pouvant aussi être solidaire de la plateforme 40 peut regrouper une caméra optique et divers capteurs comme des capteurs infrarouges ou des dispositifs de détection laser et est relié à un dispositif de traitement d’images numériques 71 configuré pour construire des images à 360° à partir d’une pluralité d’images prises par ledit dispositif d’observation et les raccorder les unes aux autres.

Le dispositif camera peut être mobile en rotation sur la plateforme, un moteur entraînant éventuellement le plateau rotatif 90 disposé entre la plateforme et le dispositif d’observation.

Dans le mode de réalisation des figures 4A et 4B, les trois bras 10’, 20’, 30’ sont dissemblables et ont une géométrie différente afin notamment d’optimiser l’espace de travail du robot, d’éviter une collision des bras et d’offrir un grand débattement en site et un débattement plus réduit en dévers.

Dans ce mode de réalisation, le bras 30’ ci-après bras support est dimensionné pour supporter la quasi-intégralité du poids du dispositif d’observation 70 ainsi que pour faire passer les câbles non représentés de transmission des signaux électriques du dispositif d’observation 70.

Pour ce faire, le bras support 30’ est plus volumineux et/ou plus dense que les bras 10’ et 20’ appelés bras manipulateurs. Il comporte un collecteur tournant sur la liaison rotative 31’ et éventuellement entre l’articulation entre le premier demi-bras 32’ et le second demi-bras 34’ de même qu’entre la plateforme 40’ et le second demi-bras 34’ afin de permettre la transmission de signaux électriques du dispositif d’observation et d’une éventuelle centrale à inertie associée au dispositif d’observation. Les bras manipulateurs 10’ et 20’ sont principalement conçus pour orienter le dispositif d’observation en site, et dévers inclinaisons de la LdV par rapport au pont du véhicule et sont d’une masse réduite par rapport au bras support 30’.

Les bras manipulateurs 10’, 20’ ne supportent qu’une très faible partie du poids du dispositif d’observation et sont destinés principalement à orienter le dispositif d’observation. Ces bras manipulateurs comportent respectivement une liaison rotative motorisée 11’, 21’, un premier demi-bras 12’, 22’, une articulation centrale 13’, 23’, un second demi-bras 14’, 24’ et une articulation distale 15’, 25’.

Dans la configuration choisie, l’angle entre l’axe des liaisons rotatives motorisées 11’, 21’ et l’axe des articulations centrales 13’, 23’ des bras manipulateurs est de 45° tandis que l’angle entre l’axe de la liaison rotative motorisée 31’ et l’axe de l’articulation centrale 33’ du bras support est de 90°. L’angle entre l’axe des articulations centrales 13’ et respectivement 23’, 33’ et l’axe des articulations terminales 15’, respectivement 25’, 35’ est de 90°.

Il y a donc une asymétrie du mécanisme dans ce mode de réalisation.

De plus, le bras manipulateur 20’ est conçu de sorte que son second demi-bras 24’ n’entre pas en collision avec le bras support 30 lorsque le dispositif d’observation 70 vise à site 90° c’est à dire à la verticale.

Par ailleurs le mode de réalisation des figures 4A et 4B permet d’équilibrer le mécanisme en position nominale, site et dévers nuls, et évite que les bras puissent venir obstruer la ligne de visée.

Plus particulièrement représenté en , le robot manipulateur 1’ de type manipulateur asymétrique comporte le bras support 30’ dont le premier demi-bras 32’ solidaire de sa liaison rotative 31’ autour de l’axe commun 51 forme une première équerre de sorte qu’il s’étend dans un premier plan parallèle audit axe commun 51 tout en étant latéralement décalé par rapport à cet axe.

Le second demi-bras du bras support forme lui aussi une équerre qui est pourvue d’une extrémité proximale 34’a montée par l’articulation centrale rotative 33’ sur une extrémité distale du premier demi-bras autour d’un axe perpendiculaire audit premier plan, et est pourvue d’une extrémité distale formant une coupelle 34’b support de la plateforme 40’.

Les seconds demi-bras 14’, 24’ sont reliés à la plateforme 40’ au travers d’un volant 41 au moyen d’un palier 42 par exemple un palier pourvu d’un roulement traversant ladite coupelle 34’b et monté rotatif dans cette coupelle.

Dans ce mode de réalisation le volant 41 porte les articulations terminales 15’, 25’ des bras manipulateurs au bout de doigts 43 inclinés selon un angle de l’ordre de 45° par rapport à l’axe du palier 42.

Le poignet agile coaxial tel que décrit dans la dans sa forme la plus générale permet de réaliser 3 degrés de liberté en Gisement, Site et Dévers.

Selon la configuration géométrique choisie, c’est-à-dire les formes des bras et leurs dimensions, les orientations en Gisement, Site et Dévers permis par le mécanisme varient. Certaines configurations permettent d’atteindre des orientations plus conséquentes en Site et Dévers. En particulier, la configuration théorique du mode de réalisation des figures 4A et 4B, permet d’atteindre des angles de site de l’ordre de -45° à 90° et des angles de dévers de l’ordre de -40° à +40°.

Dans les deux configurations, le robot est piloté par un calculateur relié à la ou les centrales inertielles et programmé pour réagir aux mouvements du porteur pour commander les mouvement des bras au travers des moteurs. Les moyens de pilotage des bras comportent, outre le calculateur, des capteurs de mesures angulaires pour chaque moteur reliés audit calculateur afin de gérer la commande moteur et les butées logicielles définies dans un logiciel de commande exécuté par le calculateur.

En se référant à la , les capteurs de mesures angulaires non représentés peuvent être disposés :

- sur les axes des moteurs 511, 521, 531 qui forment alors avec les codeurs des couples « moteur+codeur » ;

- en sortie des réducteurs 512, 522, 532 qui forment alors avec les codeurs des couples « réducteur+codeur » ;

- entre les liaisons rotatives motorisées 11, 21, 31 et l’axe 51.

La présente divulgation concerne en outre un procédé de prise de vues amélioré par rapport à l’art antérieur.

La représente un logigramme de prise de vues pour réaliser un bandeau de surveillance à 360° avec un système de l’art antérieur non stabilisé.

Dans ce cas, lorsqu’une veille est mise en place à l’étape 100, une séquence de prise de vues avec des caméras de largeur de champs 2π/N consiste, après une initialisation de la variable i à l’étape 110, à réaliser entre les étapes 120 et 170 une boucle de prises de vues à l’étape 140 pour i= 1 à N photos avec un gisement de i*(2π/N) à l’étape 130 puis de réaliser une dérotation des images pour éliminer les effets de tangage et de roulis à l’étape 150 et à ajouter les images dans un bandeau à l’étape 160. La séquence se termine lorsqu’un ordre d’arrêt à l’étape 180 est donné.

On constate que la dérotation est une opération qui fait perdre une partie d’image selon la position du véhicule porteur lors de la prise de vue (par exemple pour un navire, le bas de l’image est perdu lorsque le navire penche vers la surface de l’eau lors de la prise de vue). De même, lorsque le véhicule porteur se penche d’un côté ou de l’autre par rapport au plan horizontal de la caméra, les coins des images ne se raccordent pas simplement.

La représente un logigramme de prise de vues utilisant un robot de la présente divulgation afin de compenser à l’étape de stabilisation 240 l’ensemble des mouvements du porteur et en particulier les phénomènes de dévers image et ainsi s’affranchir de l’étape de dérotation ce qui simplifie le traitement des images et évite de perdre de la résolution.

La séquence de mesure comporte alors, toujours avec des caméras de champs 2π/N ; une initialisation à l’étape 210, une boucle de i=1 à N entre les étapes 220 et 270, le positionnement en gisement du dispositif d’observation à l’étape 230, une étape simultanée ou ultérieure de stabilisation 240, la prise d’image à l’étape 250 et la réalisation du bandeau avec les images prises à l’étape 260. Dans le cas de l’invention, la résolution totale des images est utilisée et le raccordement des images est simplifié ce qui simplifie leur analyse faite à l’étape 290.

Tant qu’un état d’alerte est présent le procédé est répété et lorsque l’alerte est terminée à l’étape 300 le procédé peut être arrêté jusqu’à une prochaine alerte.

Une architecture à base de robot manipulateur de type robot parallèle de la présente divulgation permet d’embarquer plus de charge utile qu’une architecture à cardans classique, ou autrement dit le rapport charge utile / poids total du mécanisme est meilleur pour l’architecture à base de robot manipulateur. En effet, les architectures à base de robot manipulateur de type robot parallèle ont leur motorisation déportée sur la base du mécanisme, contrairement aux architectures à cardans classiques, aussi dites robots sériels. La motorisation n’est alors plus en mouvement, et seules les caméras et/ou capteurs et la centrale inertielle ont besoin d’être embarquées. Ceci permet alors de gagner en charge embarquée et/ou en puissance de motorisation, et donc en coût.

Ce gain de poids permet aussi d’atteindre des accélérations et des vitesses plus élevées que pour les architectures à cardan.

La motorisation étant déportée sur la base du mécanisme, un robot manipulateur ne souffre pas de problèmes d’usure et de dimensionnement des liaisons de puissance assurant l’alimentation des actionneurs. Il n’est pas nécessaire d’utiliser de collecteurs tournants coûteux ou de passer des câbles jusqu’aux différents moteurs et leurs capteurs respectifs.

Un autre avantage concerne la rigidité du mécanisme. En effet, un robot manipulateur présente, de par sa conception, une fermeture géométrique, leur garantissant une bonne rigidité.

Il n’est en général pas rentable de créer un système à cardans à 3 axes de stabilisation, Cap, Roulis, Tangage, car le dispositif final est coûteux et volumineux à réaliser en série. L’architecture à base de robot manipulateur décrite ci-dessus est une architecture plus économique et plus compacte qui permet une stabilisation 3 axes.

L’invention ne se limite pas aux exemples décrits ci-avant mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l’homme de l’art dans le cadre de la protection recherchée et notamment le dispositif d’observation à 360° peut comporter une caméra qui va tourner pour prendre des photos sur 360°, ces photos étant ensuite assemblées ou peut comporter un ensemble de caméras dont les champs se complètent sur 360° et qui prennent des photos simultanément, ces photos étant de même assemblées pour réaliser le bandeau.

Par ailleurs, comme vu précédemment, le véhicule porteur ici décrit comme un navire peut aussi être un véhicule terrestre ou un aéronef.

Claims (10)

1. Dispositif de surveillance à 360° comportant un dispositif d’observation à 360° (70) pourvu d’un ou plusieurs caméra, capteurs infrarouge et/ou lasers monté sur un système support disposé sur un véhicule porteur (60) et comportant un dispositif de traitement d’images numériques (71) configuré pour construire des images à 360° à partir d’une pluralité d’images prises par ledit dispositif d’observation et raccordées les unes aux autres par ledit dispositif de traitement d’images, caractérisé en ce que le système support est un système support de compensation des mouvements du véhicule en cap, tangage et roulis et comporte un robot manipulateur (1, 1’) de type robot parallèle pourvu de trois bras (10, 20, 30, 10’, 20’, 30’) pourvus chacun d’une extrémité proximale comportant une liaison rotative motorisée (11, 21, 31, 11’, 21’, 31’) disposées sur un axe commun (51) d’un support (50), perpendiculaire à un plan longitudinal (61) du véhicule porteur et solidaire dudit véhicule porteur, d’un premier demi-bras (12, 22, 32, 12’, 22’, 32’) et d’un second demi-bras (14, 24, 34, 14’, 24’, 34’) reliés par une articulation centrale (13, 23, 33, 13’, 23’, 33’) et pourvus d’une extrémité distale munie d’une articulation terminale (15, 25, 35, 15’, 25’, 35’) de liaison desdits bras à une plateforme (40, 40’) de fixation dudit dispositif d’observation (70), des moteurs (511, 521, 531) de manœuvre des bras étant positionnés sur une base du support (50) du robot manipulateur et agissant sur les liaisons rotatives (11, 21, 31, 11’, 21’, 31’) des bras sur ledit support.
2. Dispositif de surveillance selon la revendication 1 pour lequel le robot manipulateur (1) est de type manipulateur parallèle sphérique dont les articulations terminales (15, 25, 35) des bras (10, 20, 30) sont disposées à 120° les unes des autres en périphérie de la plateforme (40) et dont les liaisons rotatives motorisées (11, 21, 31) s’étendent dans des directions perpendiculaires audit axe commun (51).
3. Dispositif de surveillance selon la revendication 1 pour lequel le robot manipulateur (1’) est de type manipulateur asymétrique et comporte :
   - un bras support (30’) dont le premier demi-bras (32’) solidaire d’une liaison rotative (31’) autour de l’axe commun (51) s’étend dans un premier plan parallèle audit axe commun (51) et dont le second demi-bras forme une équerre pourvue d’une extrémité proximale montée rotative sur une extrémité distale du premier demi-bras autour d’un axe perpendiculaire audit premier plan, et pourvue d’une extrémité distale formant une coupelle (34’b) support de la plateforme (40’) et,
   - deux bras manipulateurs (10’, 20’) reliés à la plateforme (40’) au travers d’un volant (41) au moyen d’un palier (42) traversant ladite coupelle (34’b) et monté rotatif dans ladite coupelle, ledit volant portant les articulations terminales (15’, 25’) des bras manipulateurs.
4. Dispositif de surveillance selon la revendication 1, 2 ou 3 comportant une centrale inertielle (80) reliée à un calculateur (81) pourvu d’un programme de commande desdits moteurs de manœuvre (511, 521, 531) et de moyens de pilotage configurés pour piloter lesdits moteurs en sorte de manœuvrer la plateforme en Azimut, élévation et dévers image au moyen de variations d’angles de gisement, site et dévers pour compenser les mouvements en cap, tangage et roulis du porteur.
5. Dispositif de surveillance selon la revendication 4 pour lequel la centrale inertielle (80) est disposée sur ladite plateforme.
6. Dispositif de surveillance selon la revendication 4 pour lequel la centrale inertielle est positionnée sur le véhicule porteur.
7. Dispositif de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 pour lequel le robot manipulateur réalise une stabilisation en roulis, en tangage et en cap de la plateforme (40) portant le dispositif d’observation.
8. Procédé de prise de vues à 360° au moyen d’un dispositif de surveillance selon l’une quelconque des revendications précédentes comportant, pour chaque image (i) de réalisation d’une vue formée par un bandeau à 360°, une séquence de prise d’image comportant un positionnement du dispositif d’observation selon un gisement donné (230), une stabilisation du dispositif d’observation au moyen du système support (240), un prise d’image (250), et un positionnement de l’image dans une série d’images de réalisation d’un bandeau à 360° (260).
9. Procédé de prise de vues à 360° selon la revendication 8 pour lequel, ladite image i couvrant un champ horizontal de 2π/N, N étant le nombre de caméras sur un pourtour du dispositif d’observation, ladite séquence est répétée selon une boucle pour les gisements successifs avec i=1 à N (220, 270).
10. Procédé de prise de vues à 360° selon la revendication 8 ou 9 pour lequel la génération de bandeaux et leur analyse (290) est répétée tant qu’un état d’alerte est en cours (300).