Brevet FR2557288A1 — publié le 19850628

DISPOSITIF POUR DETECTER UN ETAT DE SURFACE DE ROUTE La présente invention concerne un dispositif pour détecter un état inégal d'une surface de route en face d'une voiture en marche. Récemment, on a développé un système pour régler la résistance de la suspension d'une voiture selon les concavités et les convexités d'une surface de route. Le système de réglage de suspension conforme à cet art an- térieur est construit de manière à ce que l'état inégal de la surface de route soit détecté au moyen d'un cap- teur de vibrations ou d'un dispositif analogue pour pro- duire un signal de détection et le signal ainsi produit soit renvoyé à la suspension pour régler sa résistance. Ce système a un défaut en ce qu'il existe nécessairement un retard dans le réglage de la résistance de la suspen- sion selon l'état inégal de la surface de route. La présente invention a pour but d'éviter ce dé- faut de l'art antérieur. Un premier but de la présente invention est de fournir un dispositif pour détecter un état de surface de route dans lequel l'état inégal de la surface de rou- te en face de la voiture en marche est prévu de telle sorte que la suspension, ou un autre mécanisme de support de poids de voiture, peut etre réglée de manière optima- le,sans impliquer un retard de réglage en raison d'une action directe. Un second but de la présente invention est de four- nir un moyen optique de mesure de distance qui est utili- sé très avantageusement dans le dispositif pour détecter l'état de surface de route en face d'une voiture en mar- che. Avec le premier but mentionné ci-dessus, la présen- te invention fournit un dispositif pour détecter l'état de surface de route en face d'une voiture, qui comprend des moyens pour mesurer la distance en émettant un faisceau directionnel sur un point de la surface de rou- te situé à une distance prédéterminée en face de la voi- ture et pour recevoir ensuite le faisceau réfléchi par le point et un moyen pour décider de l'état inégal de la surface de route sur la base du résultat de mesure de ladite distance. En outre, avec le second but mentionné ci-dessus, la présente invention fournit un dispositif pour détec- ter l'état de surface de route en face d'une voiture en marche, dans lequel le moyen pour mesurer la distance comprend un générateur de faisceau pour émettre un fais- ceau lumineux directionnel, un capteur optique de posi- tion incluant un ensemble d'éléments transducteurs photo- électriques disposés sur un axe optique pour recevoir le faisceau lumineux émis, modulé et ensuite réfléchi par la surface de route par l'intermédiaire d'une len- tille réceptrice de lumière, d'un amplificateur et d'un démodulateur pour amplifier et démoduler le signal de sortie du capteur, et un codeur pour coder la position de sortie du signal démodulé dans le capteur. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention seront mis en évidence dans la descrip- tion suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Figures la, b et c représentent le principe de dé- tection de l'état de surface de route en face d'une voi- ture selon un exemple de réalisation de la présente in- vention; Figure 2 est un schéma fonctionnel représentant un exemple de construction du dispositif selon le même exem- ple de réalisation; Figure 3 représente un exemple de détection de l'état inégal d'une surface de route en face d'une voi- ture qui est réalisée sur une voiture réelle; Figure 4 est un schéma de principe représentant un autre exemple de réalisation du dispositif selon la :3 présente invention; Figure 5 est un diagramme représentant un exemple de l'état du faisceau qui agit pour détecter l'égalité de la surface de route en face de la voiture selon l'exem- ple de réalisation représenté sur la Figure 4; et Figure 6 est un schéma représentant l'état de changement du faisceau émis pendant un mouvement de tan- gage de la voiture dans l'exemple de réalisation repré- senté sur la Figure 4. La Figure 1 représenite le principe de détection de l'état de surface de route en face d'une voiture ef- fectuée par le dispositif selon la présente invention. Le dispositif selon la présente invention comprend un capteur optique de distance 2 disposé du côté avant d'une voiture I pour mesurer la distance par une méthode de controle trigonométrique, le capteur comportant une partie émettrice de lumière destinée à émettre un faisceau laser directionnel sur un point de la surface de route à une distance prédéterminée en face de la voiture et une par- tie réceptrice de faisceau lumineux destinée à recevoir le faisceau laser directionnel réfléchi par le point, et un moyen pour détecter l'état inégal de la surface de route pour décider ainsi si la surface de route en face de la voiture est une surface plate (Figure la), une sur- face concave (Figure lb) et une surface convexe (Figure lc) quand la distance mesurée par le capteur de distance 2 est constamment égale à, supérieure à et inférieure à une longueur prédéterminée, respectivement. La Figure 2 représente le dispositif pour détec- ter l'état de surface d'une surface de route en face d'une voiture selon la présente invention, qui comprend un capteur optique de distance 2 pour mesurer une dis- tance entre la partie émettrice de lumière et une cible 3 (dans ce cas, une surface de route) en émettant un fais- ceau laser directionnel dans une direction prédéterminée vers la cible et en recevant le faisceau réfléchi par la cible, et un circuit 4 pour décider de l'état de surface de route sur la base du résultat de la mesure de la dis- tance. Le capteur optique de distance 2 comprend une partie de commande de laser incluant une source d'alimen- tation 20 pour produire un signal de commande de laser, un générateur de signaux 21 pour produire des signaux pulsés ayant une période constante, un modulateur 22 pour moduler le signal de commande de laser avec les si- gnaux pulsés, un émetteur laser (laser semiconducteur)23 commandé par le signal modulé et une lentille de colli- mateur 24 pour émettre un faisceau laser directionnel mo- dulé; un capteur optique de position 27 incluant un ré- seau d'un ensemble d'éléments transducteurs photoélectri- ques tel qu'une photodiode CCD ou un autre composant ana- logue dans lequel le faisceau modulé réfléchi par la ci- ble 3 traverse une lentille réceptrice 25 et un filtre optique 26; un amplificateur et un démodulateur 28 pour amplifier la série temporelle de signaux envoyés par le capteur optique de position 27; et un codeur 29 pour coder le numéro de l'élément transducteur du capteur op- tique de position 27 d'o a été extrait le signal démodu- lé et pour produire un signal de sortie d'une donnée cor- respondant à la distance entre la cible 3 et la partie émettrice de faisceau. Le capteur optique de position 27 comprend un réseau d'un ensemble d'éléments transducteurs photoélectriques P1 à P disposés sur une ligne perpendicu- n laire à l'axe optique. Ces éléments sont disposés de ma- nière à ce que la position des éléments transducteurs photoélectriques qui reçoivent le faisceau réfléchi varie en fonction de la variation de la distance entre la cible 3 et la partie émettrice de faisceau. Dans le capteur optique de distance 2 construit comme ci-dessus, le faisceau directionnel est modulé et émis par le générateur laser 23 dans la direction prédé- terminée par l'intermédiaire de la lentille de collima- teur 24, et le faisceau est réfléchi par la cible 3. Le faisceau réfléchi est reçu sélectivement par le capteur optique de position 27 par l'intermédiaire de la lentil- le réceptrice 25 et du filtre optique 26 qui sert à ne laisser passer qu'un signal lumineux ayant une bande de fréquences spécifique. La position o le capteur optique de position 27 reçoit le faisceau réfléchi par la cible 3 varie en fonction de la distance entre la lentille de collimateur 24 et la cible 3, comme le montre le dessin. En conséquence, il est possible de détecter la distance entre la cible 3 et la partie émettrice de lumière en envoyant la série temporelle de signaux, lus dans les éléments transducteurs photoélectriques P1 à Pndu capteur optique de position 27,au codeur 29 par l'intermédiaire de l'amplificateur et du démodulateur 28 et en faisant ensuite en sorte que le codeur détermine le numéro de l'é- lément transducteur photoélectrique Pi (i = 1 à n) a par- tir duquel le signal démodulé particulier a été produit. Ainsi, le dispositif selon la présente invention est construit pour émettre un faisceau laser modulé à partir de sa partie émettrice de lumière et pour recevoir ensui- te le faisceau laser réfléchi par la cible 3 par sa par- tie réceptrice de lumière qui démodule le faisceau modulé, en effectuant de la sorte la mesure de distance et, en conséquence, ce dispositif n'est pas soumis à l'influence de toute lumière parasite. En outre, le dispositif selon la présente invention utilise une disposition linéaire d'éléments transducteurs photoélectriques telle que son capteur optique de position 27 et, en conséquence, le dispositif peut mesurer la distance entre la partie émet- trice de lumière et la cible 3 avec une précision élevée, meme au moyen d'un faisceau de sortie de puissance rela- tivement faible. Le dispositif selon la présente invention, qui est construit comme on l'a expliqué plus haut, peut etre uti- lisé de manière à ce que le capteur optique de distance 2 soit monté en face de la voiture 1 pour émettre un fais- ceau laser modulé sur un point de la surface de route - situé à une distance prédéterminée en face de la voiture, pour recevoir ensuite le faisceau réfléchi par le point et pour appliquer des traitements d'amplification, de démodulation et de codage au faisceau modulé afin d'ef- fectuer une mesure de la distance. Ainsi, on peut détec- ter l'état inégal de la surface de route en face de la voiture 1 au moyen du circuit de décision d'état de sur- face 4 sur la base de la donnée concernant la mesure de distance. La Figure 3 représente un exemple dans lequel deux capteurs optiques de distance 2 sont montés en face d'une voiture 1 aux positions correspondant respectivement à deux pneus 11 et 12 des roues avant, pour envoyer des faisceaux a des points 11' et 12' sur la surface de route correspon- dant à la position des pneus respectifs 11 et 12 à une dis- tance prédéterminée L en face de la voiture 1, ce qui permet de décider les états inégaux de la surface de rou- te des côtés gauche et droit en face de la voiture au moyen du circuit 4 sur la base des données de mesure. Ainsi, il est possible de détecter séparément les états inégaux de la surface de route aux positions o les pneus 11 et 12 doivent passer. En conséquence, il est possible d'effectuer séparément un réglage par action directe de la résistance des suspensions de gauche et de droite de la voiture 1 selon les états de détection pour les pneus de gauche et de droite. Dans ce cas, il est évident qu'il est possible de prévoir un seul capteur de distance 2 de type optique pour effectuer en commun le réglage de ré- sistance des suspensions de gauche et de droite. On peut obtenir ce réglage commun de la résistance des suspensions de gauche et de droite en préparant un signal de réglage de résistance de suspension correspon- dant au résultat de décision obtenu par le circuit 4 et en envoyant ce signal à un dispositif actionneur destiné à actionner un mécanisme de réglage de résistance. Le circuit 4 qui sert à décider de l'état de surface de rou- te peut comprendre un micro-ordinateur. En plus du ré- glage de résistance de suspension, on peut utiliser un micro-ordinateur pour effectuer un réglage par action directe dans lequel, quand l'état inégal de la surface de route est détecté, un signal de vitesse de voiture est produit par un capteur de vitesse de voiture et une commande de freinage appropriée correspondant au signal de vitesse de voiture est appliquée à un actionneur d'un mécanisme automatique de freinage pour diminuer la vites- se de voiture. Il est également possible de prévoir fa- cilement un moyen pour arreter automatiquement l'émission du faisceau laser par le capteur optique de distance 2 quand la voiture 1 est arrêtée. Il est évident qu'il est possible d'utiliser un capteur de distance dans lequel on utilise une onde radio, une onde ultrasonore ou toute autre onde analogue plutot qu'un faisceau laser. La Figure 4 représente un autre exemple de réali- sation dans lequel un capteur optique de distance 2' est monté sur l'avant du corps d'une voiture 1 et dans lequel le capteur 2' est construit pour émettre au moins trois faisceaux laserdirigés à partir d'un point O d'émission et selon des angles différents (a, 3) vers des points P, Q et R situés sur une même ligne de la surface de route en face de la direction de marche de la voiture 1, pour faire ainsi une mesure de distance des distances entre respectivement O et P, O et Q, et O et R. Un circuit 4' qui sert à décider de l'état de surface de route est monté dans la voiture 1 pour faire des opéra- tions arithmétiques sur la base des distances mesurées 11, 12 et 13 entre O et P, O et Q, et O et R, pour détec- ter l'état inégal de la surface de route en face de la voiture. Dans la disposition représentée sur la Figure 4, si la surface de route est plate, les points P, Q et R sont situés sur une ligne droite et la hauteur h du point O corres- pondant à la position de la source de faisceau laser par rapport à la surface de route reste constante. Dans ces conditions, il existe une relation qui est exprimée par l'équation suivante: QR _ AOQR (1 =...( ) PQ AOPQ L'équation suivante est déduite de la relation exprimée par l'équation (1). 2 + 12 _)1/2 11 sin 1 (2) (12 + 3 2 3 213... (2 + 12 2 11 cos a)1/2 1112 sin c (11 + 12 1 2 1 2 En pratique, chacune des différences d'angle a et entre les faisceaux laser respectifs est choisie pour qu'elle soit inférieure à 5 . En conséquence, on peut supposer que cos C = cos = 1, et ainsi on peut changer l'équation (2) comme suit: 2 1113 = 12 (11 + 1 3)... (3) L'équation (3) indique donc l'état de la surface de route plate en face de la voiture. La figure 5 représente l'état du faisceau quand l'égalité ou état plat de la surface de route est détec- té. L'opération arithmétique est effectuée par le circuit 4', sur la base des distances 11, 12 et 13 mesurées au moyen du capteur optique de distance 2'. X représente la distance entre le point P correspondant au point de réflexion du fais- ceau laser si la surface de route est plate et un point P' correspon- dant à un nouveau point de réflexion du faisceau laser si la surface de route présente une inégalité. L'égalité de la surface de route est décidée de manière à ce que, si X égale O, la surface de route est plate, et, si X n'égale pas O, la surface de route est inégale. Même si une variation de l'angle et de la hauteur des faisceaux émis par rapport à la surface de route est produite en raison du mouvement de tangage de la voiture se déplaçant sur la surface de route, comme le montre la figure 6, il ne s'ensuit aucune variation des positions re- latives des faisceaux respectifs, de sorte que la détection de l'éga- lité en face de la voiture n'est pas soumise à l'influence du mouve- ment de tangage de la voiture. Il est donc possible avec le dispositif selon la présente invention d'effectuer une détection continue de l'état inégal de la surface de route en face de la voiture 1 pendant sa marche, de sorte qu'il peut être utilisé efficacement pour régler la suspension ou tout autre mécanisme analogue de la voiture 1 lorsqu'une jointure, une petite pierre ou autre anomalie existant accidentellement sur la surface de route pavée est détectée. Le capteur optique de distance 2' peut être constitué de trois groupes de capteurs optiques de distance 2 tels que celui indiqué dans l'exemple de réalisation expliqué plus haut. Dans le dispositif destiné à détecter l'état de surface de route en face d'une voiture selon le second exemple de réalisation, plus il y a de faisceaux émis par le capteur optique de distance 2', plus la précision de détection de l'égalité de surface de route est grande. Il est également possible de prévoir facilement un moyen pour balayer un seul faisceau laser à vitesse élevée dans la direction avant de la voiture 1 en marche pour mesurer séquentiellement les distances entre un ensemble de points sur la surface de route et la position d'émis- sion du faisceau, au lieu du capteur 2' émettant un ensemble de faisceaux laser en même temps. Il est en ou- tre possible de prévoir un micro-ordinateur qui sert à remplir la fonction du circuit 4' pour décider de l'état de surface de route. On peut ajouter a cette fonction des fonc- tions supplémentaires telles que la fonction d'arrêt au- tomatique de l'émission d'un faisceau laser par le cap- teur optique de distance 2' quand l'arrêt de la voiture est détecté sur la base du signal fourni par le capteur de vitesse de voiture. On remarquera que la présente invention fournit un dispositif pour détecter l'état de surface de route en face d'une voiture en marche, dans lequel un faisceau directionnel est émis sur un point de la surface de rou- te situé à une distance prédéterminée en face du corps de voiture et dans lequel le faisceau réfléchi par le point est reçu pour mesurer la distance, l'état inégal de la surface de route étant ainsi décidé sur la base du résultat de la mesure de la distance. Ce dispositif a un avantage certain en ce qu'il rend possible la prévi- sion de l'état inégal de la surface de route en face de la voiture en marche, de sorte que le réglage de la suspension ou de tout autre mécanisme peut être effectué d'une manière optimale, sans retard en raison d'une ac- tion directe. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour détecter l'état de surface de route en face d'une voiture, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (2;2') pour mesurer une distance qui est agencé pour émettre un faisceau directionnel sur un point de la surface de route situé à une distance prédé- terminée en face du corps de voiture (1) et pour rece- voir le faisceau réfléchi par le point, et un moyen (4; 4') pour décider de l'état inégal de la surface de rou- te en face de la voiture sur la base du résultat de la distance mesurée. 2. Dispositif pour détecter l'état de surface de route en face d'une voiture selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen (2;2') pour mesurer une distance est construit pour émettre au moins un fais- ceau directionnel. 3. Dispositif pour détecter l'état de surface de route en face d'une voiture selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen (2;2') pour mesurer une distance comprend un moyen (2') pour mesurer des distan- ces en émettant des faisceaux directionnels sur au moins trois points (P,Q,R) situés sur une même ligne de la sur- face de route dans la direction de marche en face du corps de voiture et un moyen (4') pour décider de l'état inégal de la surface de route en face du corps de voiture en effectuant une opération arithmétique basée sur les données des distances mesurées. 4. Dispositif pour détecter l'état de surface de route en face d'une voiture selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que le moyen (2') pour mesurer une dis- tance est construit pour émettre au moins trois faisceaux directionnels. 5. Dispositif pour détecter l'état de surface de route en face d'une voiture selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que le moyen (2) pour mesurer une distan- ce est construit pour émettre un seul faisceau et pour balayer celui-ci dans la direction de marche en face du corps de voiture. - 6. Dispositif pour détecter l'état de surface de route en face d'une voiture selon la revendication l,ca- ractérisé en ce que le moyen (2) pour mesurer une dis- tance comprend un générateur de faisceau (20, 21, 23) un mo- dulateur (22) pour moduler le faisceau émis, un capteur optique de position (27) incluant un ensemble d'éléments transducteurs photoélectriques disposés sur un axe optique pour recevoir le faisceau modulé qui est réfléchi par une cible (3) et qui traverse une lentille réceptrice (25), un amplificateur et un démodulateur (28) destinés à amplifier et à démoduler le signal de sortie du capteur, et un codeur (29) pour coder la position de la sortie du signal de sortie amplifié et démodulé dans le capteur.