100 ans d'innovation de Heerbrugg

Author: Eugen Voit

Au fil des décennies, cette entreprise évolue vers l'entreprise Leica Geosystems AG connue mondialement, élément essentiel du groupe technologique Hexagon. Le fondateur et innovateur Heinrich Wild a révolutionné les relevés avec des instruments plus petits, plus pratiques et plus précis. Heerbrugg est encore et encore à l'origine de grandes innovations, à l'image du premier distancemètre opto-électronique en 1968, du premier théodolite électronique à enregistrement numérique des données en 1977, du premier système de mesure basé sur des signaux GPS en 1984, du premier niveau numérique en 1990, du premier télémètre laser à main en 1993, du premier capteur numérique d'images aériennes en 2000 et du plus petit, plus léger et plus convivial scanner laser 3D en 2019. Quelle est la recette de cette histoire centenaire à succès ?

Débuts difficiles

La crise structurelle dans l'industrie textile au début des années 1920 frappe la Suisse orientale, notamment la vallée du Rhin, à tel point que son impact dépasse celui de la crise économique mondiale dix années plus tard. Comme les grands projets de régulation du Rhin ont été bouclés en même temps, il est impératif de créer des emplois pour la population locale.

Après avoir travaillé pour l'Office fédéral de la topographie, Heinrich Wild créé le département géodé- sique comme ingénieur en chef des usines de Zeiss à Iéna, en Allemagne. Dans l'univers des relevés, il avait déjà acquis la réputation d'être un brillant inventeur. En raison de l'après-guerre incertain et de la constante dévaluation monétaire, il souhaite retourner en Suisse avec sa famille. Ayant établi des plans d'instruments géodésiques et photogrammétriques, il recherche des partenaires en Suisse pour ouvrir un atelier expérimental de mécanique de précision et d'optique. Il se souvient alors de son confrère Dr Robert Helbling à Flums : propriétaire d'un cabinet de topographie bien connu, celui-ci est bien placé pour estimer les besoins du marché. Robert Helbling connaît Jacob Schmidheiny, un industriel de la vallée du Rhin, pour avoir étudié avec lui à l'EPFZ. Jacob Schmidheiny s'intéresse au projet. En tant que chef d'entreprise prospère, il a le sens des affaires et dispose du capital nécessaire. Heinrich Wild souligne à plusieurs reprises que des experts en mécanique de précision sont disponibles dans les cantons occidentaux de la Suisse, où s'est établie l'industrie horlogère. Mais le principal objectif de Jacob Schmidheiny est clair dès le début : il veut créer des emplois pour les habitants de la vallée du Rhin.

Le 26 avril 1921, les trois signent un contrat pour fonder une entreprise simple baptisée « Heinrich Wild, Atelier d'optique et d'ingénierie de précision à Heerbrugg. » Cet atelier commence à fabriquer le nouveau niveau conçu par Heinrich Wild, mais bon nombre de ses idées et conceptions innovantes ne sont pas encore abouties en 1921. Après un an, avant même que les premiers instruments n'aient été vendus, le capital de l'entreprise a disparu. En 1923, la société peut renflouer ses fonds grâce à la fondation de la « Verkaufs-Aktiengesellschaft Heinrich Wilds Geodätische Instrumente Heerbrugg » (société de distribution d'instruments géodésiques Heinrich Wild à Heerbrugg). Sur la base d'une commission, cette société par actions octroie des crédits et vend, moyennant une commission, les produits de l'atelier. Cependant, en raison de problèmes techniques liés à la fabrication et de la pénurie d'experts en optique et en mécanique de précision, la vision de Heinrich Wild consistant à commercialiser un petit théodolite universel compact, s'avère difficile à réaliser : en 1924, seulement 27 des 360 théodolites T2 prévus sortent de l'usine. Ce n'est qu'en 1929 que la situation financière se stabilise et que l'entreprise peut, pour la première fois, verser un dividende.

Les inventions de Heinrich Wild constituent aussi le fondement de la photogrammétrie. Elles permettent de fabriquer des cartes précises de manière économique, comme par exemple la carte nationale suisse, nouvelle à l'époque. Les photothéodolites, autographes et caméras aériennes WILD acquièrent rapidement une réputation mondiale.

L'atelier d'essai devient une entreprise

La rationalisation de l'organisation et l'établissement d'un réseau de distribution mondial par le nouveau directeur, Dr Albert Schmidheini, génèrent une première phase d'expansion, avec 250 employé(e)s en 1930. La crise des années 1930 interrompt ce développement, mais en 1933, l'entreprise compte encore 130 employé(e)s.

La situation politique de plus en plus menaçante dans les années 1930 a aussi pour effet d'augmenter la demande en instruments militaires en Suisse. En un temps record, on développe, construit et présente à Berne des prototypes de télémètres, viseurs télescopiques, de lunettes omnidirectionnelles et d'instruments pour les unités d'artillerie. L'entreprise WILD devient ainsi l'un des principaux fournisseurs de l'armée suisse, et Heerbrugg connaît une nouvelle période d'expansion.

Pendant la deuxième phase de croissance, entre 1936 et 1941, les effectifs franchissent la barre de 1 000 personnes. Ils se maintiennent à ce niveau jusqu'en 1951, puis enregistrent un nouveau bond pour dépasser le seuil des 3000 en octobre 1961.

L'inventeur génial quitte l'entreprise en expansion

Aux alentours de 1930, Heinrich Wild et sa famille partent de Heerbrugg pour s'installer à Zurich. L'inventeur ne revient pratiquement plus dans la vallée du Rhin, et la communication avec lui devient de plus en plus difficile. En 1933, il quitte l'entreprise pour s'installer à son compte comme inventeur et concepteur. Heerbrugg continue à faire appel à ses services jusqu'en 1935, année où il signe un contrat avec Kern & Co à Aarau. Il demeure fidèle à Kern jusqu'à sa mort en 1951. Mais le nom de Wild reste omniprésent dans la raison sociale et les désignations de produits jusqu'en 1990, lorsque l'ère de Leica débute. Pour de nombreuses personnes de la vallée du Rhin, le nom de « Wild » évoque toujours encore l'usine à Heerbrugg.

Manque de travailleurs qualifiés

Le recrutement du personnel des centres optiques établis à l'époque, permet de réduire la pénurie de personnel qualifié dans le secteur de la mécanique de précision et de l'optique, mais l'objectif est de recruter et de former des habitants de la vallée du Rhin. Dès 1921, deux apprentis personnellement sélectionnés par Heinrich Wild, commencent leur apprentissage à Lustenau. Une école spécialisée dans ces métiers est fondée en 1924 pour fournir une formation encore plus ciblée. En 1930, elle devient la Fachschule für Feinmechaniker und Optiker, l'école technique des mécaniciens de précision et opticiens.

Point culminant de l'ère de l'ingénierie de précision

En 1943, des instruments de relevés WILD arrivent sur le marché. L'impulsion pour cela était notamment le théodolite Kern DKM1, qui portait l'inscription « Construction Dr. H. Wild » malgré les protestations de Heerbrugg. Le théodolite astronomique T4 constitue un sommet de précision optomécanique lors de son lancement, en 1944. L'instrument permet une lecture directe de 0,1' avec une précision de ± 0,3". Il restera mythique.

WILD collabore aussi avec des partenaires de recherche internationaux. C'est ainsi que l'entreprise travaille avec le centre de recherche balistique aux États-Unis pour concevoir la caméra balistique BC-4, dont la production débute en 1952. Cette caméra combine la haute précision de mesure angulaire du T4 avec la haute résolution des lentilles d'images aériennes. La caméra BC-4 interviendra ultérieurement dans la triangulation satellitaire et dans la construction du premier système de positionnement mondial.

Le développement de l'activité optique

En 1947, WILD continue à œuvrer comme pionnier dans le domaine de la microscopie. L'entreprise lance les premiers microscopes de recherche fabriqués en série en Suisse, les M9 et M10. Hans A. Traber – qui deviendra par la suite célèbre pour ses émissions d'histoire naturelle sur la Radio Télévision Suisse – rejoint Heerbrugg en 1947 et dirige le département de microscopie entre 1949 et 1956.

Grâce à la vision de la direction et à la réputation de WILD comme employeur, l'entreprise réussit à attirer des spécialistes de haut vol dans la vallée du Rhin. En février 1946, Ludwig Bertele arrive à Heerbrugg pour diriger le développement optique. L'ancien spécialiste de la conception de lentilles photographiques chez Zeiss-Ikon à Dresde, est alors sans doute le concepteur optique le plus important. On lui confie l'élaboration d'un nouveau type de lentille de haute performance pour la photographie aérienne. Sous sa direction, le bureau de conception optique utilise pour la première fois un système de calcul électronique pour concevoir et optimiser les lentilles. L'appareil utilisé, le Zuse Z22, est l'un des premiers « ordinateurs » fabriqués en série, et WILD la première entreprise industrielle suisse à acquérir un tel système. Avec ce calculateur électronique, il est possible de déterminer environ 3 000 surfaces réfringentes ou réfléchissantes par jour. En utilisant des calculateurs mécaniques, deux employés expérimentés passeraient 20 jours à accomplir la même tâche.

Dans la nuit du 21 juillet 1969, les spectateurs assis devant leur téléviseur retiennent leur souffle en voyant les astronautes Neil Arsmstrong et Buzz Aldrin effectuer les premiers pas de l'humanité sur la Lune pendant la mission Apollo 11. La NASA exploite divers instruments de Heerbrugg dans le cadre de son programme d'alunissage. On utilise le T3 pour orienter le système de guidage inertiel, et le T2 pour l'alignement optique du module lunaire LEM pendant sa construction. Pendant la diffusion télévisée de ce spectaculaire vol lunaire, on peut voir un astronaute effectuer des mesures de position. WILD a fourni le système de lentilles de l'instrument utilisé.

L'ère éléctronique commence avec une coopération

En 1958, Heerbrugg établit un département électronique. Au 10e congrès de la « Fédération Internationale des Géomètres » (FIG) en 1962, à Vienne, l'entreprise présente le premier distancemètre à micro-ondes : développé en collaboration avec le fournisseur de matériel électronique Albiswerk Zurich, le Distomat DI50 est le premier distancemètre électronique au monde à offrir une portée de 100 mètres à 50 kilomètres. C'est souvent par le biais de coopérations ou d'acquisitions que l'entreprise se dote de nouvelles technologies. En 1963, le prix d'un Distomat DI50 représente environ 40 fois le salaire mensuel d'un géomètre. Le recours à de toutes nouvelles technologies est souvent très coûteux au départ et donc seulement économique pour des applications très pointues.

Nouvelle discipline de primer plan, l'opto-électronique

Le premier distancemètre infrarouge, appelé DISTOMAT DI10, est un développement réalisé en commun avec l'entreprise française Sercel (Société d'Etudes, Recherches et Constructions Électroniques), établie à Nantes, et arrive sur le marché en 1968. Ce premier distancemètre à courte portée révolutionne la technologie des relevés. Encore dépourvu d'un laser, il utilise le rayonnement infrarouge d'une diode d'arséniure de gallium. C'est le coup d'envoi de l'opto- électronique, qui devient une compétence majeure à Heerbrugg. Au 14e congrès international de la FIG, à Washington, en 1973, le nouveau distancemètre infrarouge DI3 suscite un vif intérêt. Il devient l'instrument géodésique le plus prisé, et le nom de DISTOMAT est rapidement utilisé comme un synonyme de distancemètre.

Une Volkswagen de Heerbrugg

Dans les années 1970, la photogrammétrie analogique atteint son apogée. 1 000 autographes A8 quitteront l'usine de Heerbrugg jusqu'en 1975. L'A8 est souvent qualifié de « Volkswagen de la photogrammétrie ». Mais les développements technologiques, en particulier la numérisation, finissent par supplanter l'autographe. Le traitement d'images et l'informatique deviennent alors les nouvelles disciplines clés pour la photogrammétrie numérique, qui succédera à l'analogique.

L'innovation impose l'excellence technique dans de nouvelles disciplines

Les échanges intensifs avec les universités sont un moteur essentiel pour l'innovation. Le Dr Hugo Kasper, ancien professeur de géodésie à l'université technique de Brno, rejoint WILD en 1948 pour diriger le nouveau département de recherche-développement photogrammétrique. Les autographes A7 et A8, de même que l'aviographe B8, sont conçus sous sa supervision. En 1961, il devient professeur de géodésie, surtout de photogrammétrie, à l'EPF de Zurich. Il restera en contact avec WILD jusqu'à sa retraite, en 1973. En 1955, Hans Tiziani achève son apprentissage dans le département de l'optique et de la mécanique chez WILD. Après une formation comme technicien et une qualification comme ingénieur en mécanique, il étudie l'optique à la Sorbonne, de même qu'à l'École de l'optique de Paris. Il obtient son diplôme d'ingénieur en 1963 et son doctorat au Collège impérial de Londres en 1967. De 1968 à 1973, il est responsable de l'établissement et de la gestion du groupe Optique dans le département de la physique technique à l'EPF de Zurich. Entre 1973 et 1978, il dirige le laboratoire central chez WILD. En 1978, il est embauché par l'université de Stuttgart et dirige l'institut d'optique technique jusqu'à sa retraite, en 2002. Il a toujours encore d'étroits contacts avec « son » entreprise à Heerbrugg.

Max Kreis, ingénieur diplômé en mécanique à l'EPF, rejoint le bureau de conception de Heerbrugg en 1932. Pendant toute sa carrière professionnelle, ce sera un fervent adepte de l'éducation supérieure. Comme président du conseil d'administration, en 1968, il fonde l'institut de technologie à Buchs (NTB), qui fera ensuite partie de l'université des sciences appliquées de la Suisse orientale. Le Dr Albert Semadeni, qui deviendra par la suite président du conseil d'administration, s'engage à construire une école à Heerbrugg, en introduisant une motion lorsqu''il est membre du conseil cantonal de Saint-Gall. L'école ouvre ses portes en 1975.

Le relevé 4.0 commence en 1977

L'entreprise présente le tachéomètre infrarouge électronique TC1, entièrement automatique, au 15e congrès international de la FIG à Stockholm, en 1977. L'électronique s'impose dans la mesure de distances et d'angles, ainsi que dans l'enregistrement des valeurs mesurées. On utilise alors une cassette pour enregistrer les données. Cela marque l'avènement de l'informatique dans les relevés. Mais au début, la numérisation est une affaire plutôt encombrante et lourde. Le système GEOMAP est en 1980 le premier à l'échelle mondiale à permettre un flux de données continu entre la mesure géodésique sur le terrain et le plan graphique fini au moyen de l'ordinateur graphique interactif Tektronix 4054.

En décembre 1984, l'entreprise WM Satellite Survey Company est fondée comme joint-venture avec Magnavox Government et Industrial Electronics Company, implantées à Torrance, en Californie. Heerbrugg présente le nouveau système de relevé GPS WM101 au début du mois de mai de l'année suivante. C'est le début de l'histoire à succès du GNSS.

Wild Heerbrugg – Wild-Leitz – Leica – Leica Geosystems

La période allant de1988 à 2000 est mouvementée en termes de noms de société, de composition et de propriété. L'acquisition de Kern à Aarau apporte un ensemble de technologies de mesure industrielles à Heerbrugg. Cela reste un segment de marché important au sein du groupe Hexagon.

Des idées folles deviennent parfois des produits à succès

En 1990, le NA2000 – premier niveau numérique au monde – a un immense écho au congrès de topométrie à Denver, le plus important aux États-Unis. Il remporte le prix de l'innovation en photonique. La vraie merveille de l'instrument se trouve dans l'algorithme associé : des mathématiciens industriels ont optimisé l'algorithme d'évaluation conçu pour un PC, afin qu'il fournisse aussi de bons résultats sur un instrument de terrain dans un intervalle de temps acceptable.

L'idée de lancer une alternative plus précise aux instruments à ultrasons et aux rubans de mesure en acier disponibles sur le marché, basée sur l'expérience faite avec les distancemètres de haute qualité, est plutôt moyennement accueillie dans la société en interne. Finalement, le DISTO, premier lasermètre portatif au monde, établit de nouvelles références. Lorsqu'on le présente en 1993 à BATIMAT, salon international de la construction à Paris, ce nouveau développement a un fort retentissement et se voit décerner un prix de l'innovation.

Tout est numérique - Le flux de travail et l'introduction en bourse

La première caméra aérienne numérique, l'ADS40 – développée en commun avec l'institut des systèmes de capteurs optiques du DLR (centre aérospatial allemand) – est présentée en 2000. Le succès du capteur tient principalement à un workflow robuste, qui exige un traitement efficace, sans heurts, de grandes quantités de données générées pendant les missions de vol. L'innovation logicielle est une composante clé de ce développement.

Reprenant la société Cyra Technologies en 2000, Leica Geosystems est la première entreprise de topographie à investir dans les scanners laser 3D. Cette technologie est rapidement internalisée et fait l'objet d'un développement complémentaire à Heerbrugg. Sous le slogan « Relevé de haute définition », le scanner laser HDS3000 de nouvelle génération est présenté avec le nouveau logiciel Cyclone 5.0. En 2006, non seulement le développement, mais aussi la fabrication des scanners, sont concentrés à Heerbrugg.

Plus forts ensemble - La fusion des capteurs

Des acquisitions viennent compléter les propres activités d'innovation de l'entreprise. Cette tendance s'accélère avec le rachat de Leica Geosystems par le groupe technologique suédois Hexagon AB en 2005.

Au cours des dix dernières années, l'acquisition de près de 40 sociétés a renforcé la présence de l'entreprise sur les marchés émergents et favorisé son expansion sur de nouveaux marchés. En 2013, par exemple, l'acquisition de l'Italien Geosoft a donné les bases de la série de systèmes cartographiques mobiles Pegasus, qui enregistrent des images et des données LiDAR sur une plateforme SIG pendant les déplacements, en permettant ainsi une capture complète de la zone environnante. Avec l'acquisition de la société italienne IDS GeoRadar en 2016, l'entreprise se dote de solutions radar extrêmement compétitives, telles que les systèmes de radar à pénétration de sol, qui peuvent détecter de façon précise des cavités et tuyaux souterrains.

CityMapper, premier « capteur fusionné » au monde pour la photographie aérienne est lancé en 2016. Le système est spécialement conçu pour acquérir des vues urbaines 3D complexes et a fait partie de la solution globale RealCity pour la création de modèles urbains 3D.

En 2017, on introduit le premier système GNSS avec une vraie compensation de l'inclinaison. Avec cet instrument, le GS18 T, les professionnels peuvent mesurer des points plus rapidement et plus facilement, puisqu'ils n'ont plus besoin de tenir la canne verticalement. Le développement d'un compensateur d'inclinaison efficace avait été un objectif R&D pendant des décennies. La solution élaborée est une UMI (unité de mesure inertielle) qui enregistre les valeurs d'accélération et de rotation en les ajustant à l'aide des données de position GNSS.

Plus petit, plus léger, plus simple et mobile

Le 18 novembre 2016, le CTO Burkhard Böckem présente le BLK360 à l'Université Autodesk 2016. Ce scanner laser d'une élégance intemporelle, avec sa conception compacte et son poids de seulement 1,1 kg, est l'instrument le plus petit, le plus léger et le plus performant du marché. Le BLK360 se voit décerner d'innombrables prix de design et d'innovation. Une équipe dédiée met ce produit sur le marché en un temps record en utilisant les toutes dernières méthodes de développement.

Le premier scanner laser 3D portatif BLK2GO est dévoilé à la conférence HXGN LIVE en 2019. Cet appareil numérise en temps réel, lors du déplacement de l'utilisateur, les pièces en 3D, avec des images et des nuages de points. La technologie SLAM intégrée (Simultaneous Localisation and Mapping) permet une détermination précise de la trajectoire du mouvement, en relevant simultanément la géométrie de l'espace. Une fois de plus, l'esprit de Heinrich Wild est une source d'inspiration — « petit, léger et mobile » comme le T2.

Outre les tâches de relevé, il s'utilise aussi dans d'autres domaines comme la médecine légale, le cinéma et l'archéologie, étendant ainsi son champ d'application.

100 ans et toujours aussi exceptionnel

La division Geosystems de Hexagon continue à innover dans la topographie, la construction, le guidage d'engins de travaux publics, les systèmes pour mines et les solutions géospatiales. Mais l'éventail des applications possibles pour les technologies nouvelles et émergentes, ouvre aussi de nouveaux marchés : la technologie de numérisation 3D mobile et les solutions logicielles permettent aux enquêteurs de conserver des copies numériques de lieux de crime ou d'accident, et fournissent de nouvelles informations aux archéologues et spécialistes de l'architecture. Les lasers, antennes GNSS et stations totales donnent aux professionnels des médias et du divertissement la possibilité de créer des répliques numériques d'objets ou d'environnements réels pour les intégrer dans des films et jeux. Les solutions de surveillance faciles d'emploi peuvent aider les experts à analyser des risques naturels, facilitent la maintenance des bâtiments, ainsi que la gestion des infrastructures ferroviaires.

Hexagon investit chaque année entre 10 et 12 % de son chiffre d'affaires dans la recherche-dé- veloppement. Depuis la fondation de l'entreprise en 1921, il a toujours été important de combiner les conditions locales avec des idées émanant de sources extérieures. Le personnel de Heerbrugg, issu de 50 pays différents, permet et favorise une culture de l'innovation.

Le nouveau chapitre dans l'histoire d'Hexagon est de s'engager à exploiter cette créativité pour développer des technologies innovantes qui favorisent la durabilité en améliorant l'efficacité, la sécurité et en réduisant le gaspillage. En intégrant ces paramètres dans son processus d'innovation, Hexagon cherche à réduire les émissions de dioxyde de carbone et à combattre le changement climatique, et rend ses clients plus efficace.