Domaine de l'invention

La présente invention concerne le domaine des dispositifs de marquage ou de traçage des éléments de revêtement de surface en vue de réaliser une coupe puis une pose de ces éléments sur une surface lors des travaux de finition d'un bâtiment. Etat de la technique

Lors de la pose de revêtements tels que parquets, carrelages, faïences, ... le poseur est amené à tailler ou couper les pièces à proximité d'un obstacle. Par exemple en bordure d'un mur, ou pour un passage de porte, une sortie d'un tuyau, ... La coupe requiert une série de mesures de l'objet à contourner, plus ou moins faciles selon la forme de cet objet, qui seront ensuite reportées sur la pièce à couper. Un certain nombre d'essais et d'erreurs sont souvent nécessaires avant d'obtenir une coupe adéquate.

Outre la méthode empirique de l'essai-erreur basée sur des mesures multiples, l'état de l'art sur cette problématique propose des systèmes mécaniques, plus ou moins limités dans leur utilisation. Certains sont essentiellement dédiés à des coupes droites ou en angle, d'autres permettent de tracer des arcs de cercle ou bien de faire des tracés selon des gabarits en plastique ou métal prédéfinis. D'autres permettent des tracés de formes plus complexes, mais par leur nature mécanique ils ne disposent que d'un nombre de points de tracé très limité et donc une précision réduite, surtout lorsque les éléments considérés sont de grande ou petite taille. La forme à éviter est en général mesurable sur 180 degrés maximum. Leur précision et facilité d'utilisation est variable, ce qui augmente le risque d'erreur et la perte de temps.

Le principe de fonctionnement de l'invention permet de remédier aux problèmes cités dans l'état de l'art, car il est basé sur un système optique permettant de faire un dessin de la zone obstacle matérialisé par la trace d'un rayon laser.

Le document CH 692 524 décrit un dispositif optique comportant une tête mobile émettant un faisceau laser qui permet la mesure et le marquage de points discrets dans l'espace. Dans une variante, le dispositif permet de projeter sur le mur d'une pièce un contour de forme préalablement enregistrée dans la mémoire de l'appareil. Ce dispositif ne permet toutefois pas de détecter le contour d'un objet, tel un obstacle présent sur le sol d'une pièce pour réaliser le tracé d'un élément de revêtement en vue de son placement par rapport à un élément de revêtement adjacent déjà en place.

On connaît par ailleurs un dispositif optique de mesure et de marquage à distance des lignes, surfaces ou volumes décrit dans le document DE 195 45 589. Ce dispositif est prévu plus particulièrement pour réaliser une mesure de points d'un espace clos à partir de deux angles, puis la modélisation de l'espace mesuré par un modèle mathématique. Ce dispositif permet de déterminer la position réelle d'un point de marquage et la comparer à la position de consigne et en afficher les écarts. Toutefois, ce document ne comporte pas de moyens de projection de l'image d'un objet scanné.

Objet de l'invention

Le but de l'invention est de proposer un dispositif portatif de prélèvement d'empreintes pour le découpage des revêtements de sol ou muraux qui est apte à réaliser la mesure à distance d'un profil spatial et d'en obtenir le contour plan et, en même temps, d'utiliser le contour obtenu par cette mesure à distance pour découper un élément de revêtement de sol.

Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif portatif de prélèvement d'empreintes pour le découpage des revêtements de sol ou muraux qui permet de réaliser un assemblage rapide et précis de différents éléments de revêtement entre eux et ceci pour toute forme et profil des obstacles présents sur le sol ou le mur à recouvrir.

Ces buts sont atteints avec un dispositif portatif de mesure et de prélèvement d'empreintes de réservation de coupe pour le découpage de revêtements de sol ou muraux, comportant un corps de dispositif comprenant au moins une source optique à faisceau laser, un système électronique pour le dessin et la mémorisation de l'empreinte de réservation de coupe en utilisant ledit faisceau laser, caractérisé en ce qu'il comporte un système de déviation du faisceau laser qui coopère avec ledit système électronique pour le dessin et la mémorisation de l'empreinte afin de matérialiser cette empreinte de réservation de coupe lors de sa projection sur un plan distant. Ainsi, le dispositif de l'invention permet une mesure à distance, sans contact, de la forme et des dimensions d'un objet, tel un obstacle présent sur une surface sur laquelle on souhaite appliquer un revêtement, le dessin du contour de cette forme, ainsi que sa mise en mémoire et, en même temps, la projection de ce contour sur un plan de projection. Ce plan de projection est celui d'un élément de revêtement à découper en vue de recouvrir une surface de sol ou murale avec ledit revêtement, tout en évitant l'obstacle préalablement scanné par le dispositif.

Le dispositif optique de l'invention permet ainsi de tracer des réservations de coupe de formes quelconques sur des éléments de revêtement de surface.

Ce dispositif optique de l'invention permet, sans prendre de mesure par contact, de construire une image optique de la zone faisant obstacle à la pose (mur, passage de porte, cheminée, tuyaux, ...) et de la projeter ensuite sur l'élément qui sera découpé. Elle est adaptée à toute forme d'élément de surface et tout type de pose : droite, en diagonale, d'éléments carrés, rectangulaires, hexagonaux.

Le dispositif comporte un corps principal projetant une image laser matérialisant le contour à éviter. L'image de cette zone est dessinée par l'utilisateur, assisté par des formes prédéfinies paramétrables, ou réalisée automatiquement par un système de reconnaissance automatique de formes intégré au dispositif.

Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la pose de carrelage, parquet, dalles, faïence.

De préférence, ladite source optique projète les repères nécessaires au positionnement de la pièce à découper par rapport aux pièces de revêtement déjà posées. Ainsi, la source optique de l'invention permet de projeter au moins un repère lors de la prise de mesure, ainsi que lors de la projection du contour de l'obstacle scanné (ou empreinte de coupe), ce qui permet une rapide mise en œuvre du dispositif et une bonne précision de positionnement de l'image sur la pièce à découper. Avantageusement, lesdits repères comportent au moins deux segments concurrents matérialisant les bords d'une pièce de revêtement déjà posée. Ces repères peuvent être un coin d'une pièce de revêtement déjà posée sur la surface à recouvrir, voire une partie du contour de la forme à positionner.

L'interface de contrôle du dispositif de l'invention est pilotable à distance via une télécommande. L'interface permet de choisir d'effectuer le tracé manuellement, ou de choisir parmi des formes de coupes prédéfinies paramétrables, par exemple ellipsoïdales, rectangulaires, en forme de passage de porte.

Le dispositif de l'invention intègre des formes différentes pour les repères permettant de positionner la pièce à découper. Ces formes pourront par exemple être en forme de croix, de « T », ou une association de courbes.

Le tracé peut être intégralement fait à l'aide d'une interface utilisateur comprenant de préférence une manette de contrôle, permettant de positionner les points par lesquels passera le tracé laser, ou encore par un système entièrement ou partiellement automatique de reconnaissance de formes (capture et traitement de l'image de la zone à contourner ou éviter).

On obtient alors une image laser de la réservation de coupe que l'on reportera sur la pièce à découper. L'utilisateur trace ensuite par exemple à l'aide d'un crayon la zone à découper sur la pièce concernée, puis procède à la découpe.

Le dispositif permet d'aller au-delà de ce que propose l'état de l'art, et permet notamment le tracé de tout type de forme, régulière ou non (comme le contour d'une cheminée en pierre par exemple, un passage de porte de profil ou dimensions non standard), avec précision. Il permet également le tracé en une seule fois sur 360 degrés d'une sortie de tuyau, évacuation, ...

Il prend également en compte les cales (croisillons) utilisées lors de la pose de carrelage (en croix, en T, ...). Il est aussi adapté à la pose sans joint entre les pièces, comme par exemple lors de la pose de parquets.

De par sa conception, il ne prend pas de jeu au cours du temps, ce qui en fait un appareil durable dans son utilisation, sans besoin d'étalonnage régulier. Le dispositif permet l'ajout d'un joint autour de la partie à découper, de manière automatique ou non, sur la base d'un point positionné dans la partie convexe de la zone tracée. Par exemple de 3 à 5 mm selon les matériaux utilisés.

Par sa nature optique, le dispositif est bien adapté aux travaux de pose de carrelage. Il ne nécessite pas de nettoyage car n'est jamais en contact avec la zone en cours de pose. Il repose sur des pieds, permettant d'avoir une distance suffisante entre la source optique et la pièce à tracer/découper. Les pieds du dispositif peuvent être dotés de ventouses ou autre système de fixation mural - dans le cas de la pose de faïences par exemple.

Pour augmenter la vitesse de travail, l'invention comporte des formes de découpe prédéfinies, ajustables et mémorisables.

Le dispositif permet en particulier de travailler sur une pose droite, en diagonale, décalée, avec des éléments de surface par exemple de forme carrée, rectangulaire, hexagonale,...

Description des figures

Figure 1 - Vue du dispositif projetant l'image de la zone à tracer (passage de porte), dans le cas de la pose d'éléments de surface jointifs (joints de largeur négligeable), pose droite.

Figure 2 - Vue du dispositif projetant l'image de la zone à tracer, mettant en évidence les 2 repères permettant le positionnement de la partie à découper, dans le cas de la pose d'éléments de surface non jointifs (joint de largeur de quelques millimètres) ; pose en diagonale.

Figure 3 - Vue du dispositif projetant l'image de la zone à tracer et les 2 repères sur la pièce à découper. Pose d'éléments de surface non jointifs, pose en diagonale. Tracé de la zone de découpe avec un crayon suivant l'image laser.

Figure 4 - Vue du dispositif projetant l'image de la zone à tracer dans une variante de réalisation de l'invention Relativement aux dessins qui illustrent la réalisation de l'invention, les figures 1 et 4 représentent une vue 3D du dispositif, situé face à un obstacle (11 ) autour duquel la coupe doit être effectuée. Elles montrent le dispositif en situation, dans le cas d'une pose droite, sur des dalles jointives (10) - de largeur de joint négligeable. La figure 2 montre le dispositif lors d'une pose en angle, avec une largeur de joint de quelques millimètres, à prendre en compte pour le tracé de la réservation de coupe. La figure 3 présente le positionnement du dispositif tel qu'il doit être au moment du tracé de la zone à couper.

Description détaillée de l'invention

Dans un mode possible de réalisation, le dispositif peut reposer sur trois ou quatre pieds (4) ou par d'autres moyens qui pourront être considérés pour son positionnement face à la zone de coupe. Le corps de l'outil est doté d'une ou deux sources optiques (2) et (3), et d'une interface de contrôle, par exemple une manette de contrôle (6) pour le dessin de la zone de coupe et le positionnement des croisillons projetés par les sources optiques (12) et (13) à l'intersection des carreaux déjà posés. L'interface de contrôle peut aussi être déportée, ce qui évitera de faire bouger le corps de l'outil lors du dessin de la zone de coupe. L'interface de contrôle est reliée à la partie électronique du dispositif, destinée à mémoriser l'image de la zone de découpe ainsi que les positionnements des repères (croisillons ou autres formes prédéfinies). Cette partie électronique sera aussi connectée à un pilote du ou des faisceaux laser, qui sera chargé de construire l'image de la zone de découpe via un système de déviation du faisceau, par exemple à l'aide de miroirs.

En ce qui concerne le positionnement des croisillons, une mollette de réglage (9) permettra par exemple la rotation de l'image projetée, agissant sur les 2 repères, afin de régler l'angle entre le dispositif et l'axe de la pose (droite, en diagonale, ...) sans avoir à déplacer le dispositif. Ces deux repères pourront avoir la forme de croisillons (12) et (13) ou alors être une combinaison d'un trait repérant un côté d'un carreau et d'un croisillon - ou encore 2 traits pour 2 côtés du carreau à couper, selon les configurations. Cela peut être utile en particulier lors de l'utilisation de carreaux déjà coupés ou endommagés, pour lesquels il ne serait pas possible de positionner les croisillons comme sur les figures 1 et 2.

Le corps du dispositif est orientable par rapport à son axe central, et permet ainsi une projection au sol ou sur un mur. La partie projection est par exemple montée sur une partie rotative à un ou plusieurs axes. La hauteur des pieds pourra être réglable pour une plus grande facilité d'utilisation, notamment si d'autres objets, éventuellement non en contact avec le sol, gênent la projection du dispositif. Dans un premier temps le dispositif doit d'abord être positionné à proximité de la zone faisant obstacle à la pose.

Le dispositif est utilisé pour positionner les deux repères. Ces deux repères fixes matérialisent les bords d'une pièce déjà posée, usuellement adjacente à celle pour laquelle une découpe doit être effectuée. Le dispositif intègre la possibilité d'afficher des repères de forme variable (en croix pour une pose standard droite ou en diagonale, en T par exemple pour une pose en décalé, ou segments de droites), et de largeur variable (adaptée à la taille des carreaux). Dans le cas de la pose d'un parquet jointif, l'épaisseur des croisillons sera donc égale à 0 (en fait de la largeur du faisceau laser projeté).

Dans un deuxième temps, la copie de la forme doit être effectuée. Celle-ci peut être effectuée manuellement, à l'aide d'une interface permettant de faire ce tracé. Cette interface permet de tracer un ensemble de segments de droites jointifs ou faisceaux de courbes prédéfinies, par morceaux (en quantité variable selon la complexité de la zone à tracer), afin d'approximer au mieux - mais rapidement - la zone de découpe. Dans le cas du tracé d'un ensemble de segments de droites, l'utilisateur positionne le premier point de la zone à découper à l'aide de la manette de contrôle (6), puis enregistre la position de ce point en appuyant sur un des boutons de sélection (7) ou (8). Il positionne ensuite un deuxième point qui sera relié au premier par un segment de droite matérialisé par le faisceau laser. Ce nouveau point est enregistré à son tour avec un bouton de sélection. On répète ce processus sur l'ensemble de la zone de découpe afin d'obtenir le gabarit complet, constitué de la zone de découpe proprement dite, ainsi que des deux repères, nécessaires au report de la zone de découpe sur la pièce à découper.

La copie de la forme peut aussi être effectuée automatiquement, par exemple par photographie numérique (deux photos prises, avec un étalon sur 2 axes posé au sol pour reconstruction de l'image sans déformation optique impactant angles, distances, et éléments rectilignes) puis traitement d'image afin d'extraire de l'image prise la zone de découpe.

Dans une autre variante de réalisation de l'invention, la copie de la forme peut également être effectuée automatiquement en utilisant un faisceau laser qui matérialisera la zone de découpe, en balayant la partie à tracer. L'image de la zone de découpe est alors matérialisée par le faisceau laser. Plus particulièrement, pour la détermination automatique du tracé de coupe, l'outil doit être doté de capteurs, répartis de part et d'autre de la source laser qui émet le faisceau de balayage. Ces capteurs permettent de détecter les ruptures dans un faisceau de balayage à partir d'un plan de référence. Ainsi, dans le cas d'un dispositif de l'invention comportant une seule source laser, l'outil nécessite au moins un capteur (en général une caméra, telle une caméra CCD) agencé à distance ou décalé par rapport à la source laser. Dans une réalisation préférée, le dispositif comportera deux caméras agencées à distance et, de préférence orientées à 90°, l'une par rapport à l'autre. Dans le cas d'un dispositif comportant deux sources laser, le dispositif pourra comporter au moins deux et de préférence quatre capteurs ou caméras.

Un tel dispositif à balayage automatique permet de déterminer un contour de coupe qui peut être matérialisé par une surface. A titre d'exemple, le dispositif peut scanner une marche d'escalier et l'afficher en vraie grandeur sur un plan horizontal qui peut être situé à un autre niveau que celui du plan scanné.

La figure 4 représente un dispositif de prélèvement automatique d'empreintes de réservation de coupe comportant trois capteurs 14,15,16 agencés de part et d'autre des sources laser 2,3. Le dispositif permet un balayage de l'obstacle 11 avec les faisceaux laser émis par les sources laser 2,3. En fonctionnement, après avoir positionné le dispositif à proximité de l'obstacle et avoir projeté les repères 12,13 sur le sol, le dispositif effectue un balayage de l'obstacle 11 et du sol en déplaçant le point affiché par les faisceaux laser des sources 2,3. Ainsi, la source laser 2,3 affiche les lignes verticales, décalées régulièrement les unes des autres. Ceci permet d'obtenir des informations précises sur les ruptures verticales qui correspondent aux arêtes horizontales de l'obstacle 11. Pour plus de précision, la source laser 2 ,3 du dispositif peut afficher également des lignes horizontales, décalées régulièrement les unes par rapport aux autres. Ceci permet d'obtenir des informations précises sur les ruptures horizontales qui correspondent aux arêtes verticales de l'obstacle 11.

Chaque point affiché par le laser est enregistré par les caméras ou capteurs 14,15,16. L'image résultante dans la caméra ou capteur 14,15,16 est un ensemble de points ou lignes, dont la direction change à l'endroit de la rupture entre le sol et l'obstacle 11. Ainsi, il suffit de détecter les ruptures horizontales et verticales de ces lignes pour déterminer la limite entre l'obstacle et le sol qui est identique au contour de la coupe à effectuer. La projection de l'empreinte de réservation de coupe sur la pièce ou élément de revêtement à découper se fait de la même manière que celle décrite précédemment.

Le dispositif de l'invention permet de réaliser un ajustement automatique de la forme projetée à ses vraies grandeurs selon le niveau du plan de projection. Ceci dépend de l'angle maximal de déviation du faisceau laser et de la distance maximale d'utilisation du dispositif.

La mesure du tracé (ou contour d'empreinte de réservation de coupe) est mémorisée avec ses vraies grandeurs dans un dispositif de mémoire du dispositif.

Le tracé mémorisé (avec son échelle de grandeurs réelles) peut être transféré à un appareil distant, tel un ordinateur portable ou téléphone ou assistant personnel.

Dans une variante de réalisation du dispositif de l'invention, celui-ci comporte des moyens d'affichage permettant d'afficher une zone de coupe préalablement mise en mémoire, provenant d'un traitement automatique, voire en provenance d'une source extérieure. De surcroît, l'affichage de la zone de coupe sera fait en vraie grandeur, quelque soit la hauteur relative du dispositif par rapport au plan à découper, dans la limite des spécifications techniques du dispositif. Quelle que soit la méthode utilisée pour définir l'image de la zone de coupe, celle-ci est matérialisée dans la partie électronique du dispositif par un ensemble de points reliés par des segments de droites.

Le dispositif pourra permettre l'ajout d'un espace régulier autour de la forme tracée, de façon à conserver un joint entre la pièce à éviter et l'élément de revêtement qui sera posé. Cet espace aura une largeur éventuellement réglable, par exemple de la même largeur que les croisillons utilisés lors de la pose. Le principe de définition de la nouvelle zone de découpe pourra par exemple être basé sur les techniques basiques de traitement d'image : dilatation autour de la zone tracée, en positionnant un point définissant sa partie convexe.

Afin de pouvoir tracer convenablement, comme par exemple lors d'un passage de porte en « U », il sera nécessaire d'avoir 2 sources optiques, éventuellement issues d'une source principale, distantes d'au moins la largeur maximale de ce « U ». Cette distance n'est a priori pas figée, et dépendra des applications envisagées. Pratiquement, pour une application destinée à la pose de carrelage, la largeur minimale à considérer est de l'ordre d'une ou deux dizaines de centimètres (un peu plus que la largeur d'une cloison murale).

Dans un but de réduction des coûts ou de différentiation de gamme de produits, on pourra doter le dispositif d'une seule source optique. Dans ce cas, selon les configurations de la zone obstacle, le tracé pourra nécessiter 2 étapes, afin de tracer chaque côté de la zone de coupe. C'est notamment le cas des zones de coupes couvrant un angle supérieur à 180 degrés.

Une fois la copie de la partie à découper effectuée, le dispositif est déplacé afin de pouvoir positionner la pièce à découper sous la zone projetée par le faisceau laser, calée sur les deux points de repères pris précédemment. L'image de la zone de découpe ainsi projetée correspond alors à celle qui doit être découpée. Pour permettre la découpe, il suffira de tracer au crayon par exemple sur le revêtement à découper, en suivant le trait matérialisé par le rayon laser comme montré figure 3. La découpe sera alors effectuée avec les moyens usuels adaptés au revêtement considéré.