Brevet FR2706999A1 — publié le 19941230

La présente invention concerne un procédé de calibration destiné à la détermination d'une matrice de passage entre un ou plusieurs moyens capteurs et un objet, tel qu'une ou plusieurs charnières d'une caisse de véhicule automobile, ainsi que le dispositif mécanique pour la mise en oeuvre du procédé. En robotique, pour effectuer une mesure d'un objet par l'intermédiaire de capteurs constitués par exemple par une ou plusieurs caméras vidéo ou des télémètres, il est impératif de connaître la matrice de passage entre ces capteurs et l'objet à mesurer. Pour déterminer cette matrice, une méthode consiste à effectuer de petits déplacements connus de l'objet à mesurer, et à relever des signaux de mesure des capteurs représentatifs d'une pluralité de déplacements connus de l'objet. La matrice de passage est obtenue par calcul à partir des différentes valeurs des signaux de mesure. La présente invention a pour but de déterminer plus efficacement et plus précisément la matrice de passage en partant de la méthode connue ci-dessus. A cet effet, l'invention propose un procédé de calibration destiné à la détermination de la matrice de passage entre un ou plusieurs moyens capteurs pouvant être constitués par une ou plusieurs caméras vidéo et un objet, tel qu'une ou plusieurs charnières d'une caisse de véhicule automobile dont la position est à déterminer à des fins de montage par robot, consistant à calculer la matrice de passage à partir de signaux de mesure du ou des moyens capteurs représentatifs d'une pluralité de déplacements connus d'un objet équivalent monté sur un dispositif mécanique, et qui est caractérisé en ce qu'il consiste à faire déplacer par le robot l'objet équivalent, le dispositif mécanique comportant des moyens de blocage et de détermination de la position atteinte, et à relever les signaux de mesure délivrés par le ou les moyens capteurs afin de déterminer la matrice de passage. L'invention propose également un dispositif mécanique de calibration destiné à la détermination de la matrice de passage entre un ou plusieurs moyens capteurs pouvant être constitués par une ou plusieurs caméras vidéo et un objet, tel qu'une ou plusieurs charnières d'une caisse de véhicule automobile, dont la position est à déterminer à des fins de montage par robot, et comprenant des moyens de calcul de la matrice de passage à partir de signaux de mesure du ou des moyens capteurs représentatifs d'une pluralité de déplacements connus d'un objet équivalent monté sur le dispositif mécanique, qui est caractérisé en ce qu'il comprend une partie fixe , une partie mobile de façon commandée relativement à la partie fixe par le robot dont le nez est amoviblement relié par des moyens de fixation à la partie mobile à laquelle est fixé l'objet équivalent; un mécanisme reliant la partie fixe et la partie mobile de façon à autoriser par le nez du robot un déplacement quelconque en translation de la partie mobile suivant les directions X, Y, Z formant un trièdre trirectangle et en rotation de la partie mobile autour de chacune de ces trois directions; et des moyens de blocage de la partie mobile à une position atteinte déterminée pendant la mesure par le ou les moyens capteurs de la position de l'objet équivalent. Le mécanisme de liaison de la partie mobile à la partie fixe comprend une pluralité d'ensembles de translation chacun comprenant un élément de translation; un moyen de guidage du déplacement de l'élément de translation; des moyens d'articulation de l'ensemble de translation à la partie fixe et à la partie mobile et un moyen de blocage, suivant au moins un degré de liberté, de la partie mobile. Avantageusement, le dispositif comprend trois ensembles de translation de la partie mobile parallèlement à la direction Z, deux ensembles de translation de la partie mobile parallèlement à la direction X et un ensemble de translation de la partie mobile parallèlement à la direction Y. Chaque élément de translation comprend un corps muni d'au moins une douille à billes et le moyen de guidage est constitué par un axe de guidage traversant la douille à billes. L'axe de guidage traverse le moyen de blocage dont le corps est fixé, par exemple par des vis de fixation, au corps de l'élément de translation et l'axe de guidage peut être bloqué dans le corps du moyen de blocage, par exemple pneumatiquement, de façon commandée de préférence par le robot. Avantageusement, les moyens d'articulation de chaque ensemble de translation comprennent une première rotule reliant l'axe de guidage à la partie fixe ou à la partie mobile et une deuxième rotule reliant le corps de l'élément de translation à la partie mobile ou à la partie fixe. De préférence, les deux ensembles de translation parallèle à la direction X ont leur axe de guidage relié à la partie mobile par la première rotule et le corps de leur élément de translation relié à la partie fixe par la deuxième rotule; les trois ensembles de translation parallèle à la direction Z et l'ensemble de translation parallèle à la direction Y ont leur axe de guidage relié à la partie fixe par la première rotule et le corps de leur élément de translation relié à la partie mobile par la deuxième rotule. Les moyens de fixation de la partie mobile au nez du robot sont constitués par un changeur d'outil comprenant un élément muni d'un mandrin et fixé au nez du robot ou à la partie mobile ; un élément muni d'un embout s'engageant sur le mandrin et fixé à la partie mobile ou au nez du robot; des moyens de serrage automatique du mandrin ; et des moyens pour véhiculer entre le robot et la partie mobile, quand le nez du robot est fixé à cette partie, des fluides, tels que de l'air comprimé ou analogue, de commande des moyens de blocage. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure I représente une ligne de montage par robot d'éléments de véhicules automobiles à laquelle est assemblé le dispositif mécanique de calibration conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue interne schématique du dispositif mécanique de calibration; - la figure 3 est une vue de dessus suivant la flèche III de la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue agrandie d'un ensemble de translation faisant partie du dispositif mécanique de calibration. La figure 1 représente une ligne de montage d'éléments ou objets de véhicules automobiles et constitués par exemple par une ou plusieurs charnières d'une caisse de véhicule automobile. Cette ligne de montage comprend un robot I de montage de ces éléments, un dispositif convoyeur 2 amenant le véhicule automobile dans la zone de travail du robot 1 et un ensemble de capteurs 3, tels que caméras vidéo, télémètres, montés fixes par rapport au dispositif convoyeur 2. Les capteurs 3 sont destinés à établir la matrice de passage entre eux et les objets pour déterminer leurs positions à des fins de montage par le robot 1. Comme déjà expliqué précédemment, des moyens de calcul (non représentés) sont reliés aux sorties des capteurs 3 de façon à déterminer la matrice de passage capteurs 3 - objet à partir des signaux de mesure provenant des capteurs 3 représentatifs d'une pluralité de déplacements connus de l'objet L'invention propose un dispositif mécanique de calibration utilisant la méthode ci-dessus de détermination de la matrice de passage entre les capteurs 3 et les objets à mesurer. Selon l'invention, le véhicule automobile est remplacé par le dispositif mécanique de calibration 4 monté sur le dispositif convoyeur 2 et sur lequel sont fixés des objets équivalents aux objets dont on veut déterminer la position. Comme représenté à la figure 1, ces objets équivalents sont constitués par deux charnières factices 5. Le dispositif mécanique de calibration 4 comprend une partie fixe 6 solidaire du dispositif convoyeur 2 ; une partie 7 mobile de façon commandée relativement à la partie fixe 6 par le robot 1 dont le nez la est amoviblement relié par des moyens de fixation à la partie mobile 7 sur laquelle sont fixées les charnières 5 en un emplacement approprié de celle-ci symbolisé par la référence 8 ; un mécanisme 9 reliant la partie fixe 6 et la partie mobile 7 de façon à autoriser, par l'intermédiaire du nez la du robot 1, des déplacements connus quelconques de la partie mobile 7 relativement à la partie fixe 6 d'une part en translation suivant les directions X, Y, Z formant un trièdre trirectangle et d'autre part en rotation autour de chacune de ces trois directions; et des moyens de blocage, qui seront définis ultérieurement, de la partie mobile 7 à chacune des positions atteintes déterminées par le nez la du robot 1, positions qui sont relevées par les capteurs 3. Le mécanisme de liaison 9 entre les parties fixe 6 et mobile 7 permettant de réaliser les trois translations parallèlement aux directions X, Y, Z et les trois rotations autour de ces directions, comprend un certain nombre d'ensembles de translation 10-15. Dans le cas présent, le mécanisme de liaison 9 comprend trois ensembles de translation 10, 11, 12 permettant d'effectuer une translation de la partie mobile 7 parallèlement à la direction Z, deux ensembles de translation 13, 14 de la partie mobile 7 parallèlement à la direction X et un ensemble de translation 15 de la partie mobile 7 parallèlement à la direction Y. Chaque ensemble de translation 10-15 comprend un élément de translation 16, un axe de guidage 17 sur lequel peut coulisser l'élément de translation 16, des moyens d'articulation de l'ensemble de translation à la partie fixe 6 et à la partie mobile 7 et un moyen de blocage 18 de l'axe de guidage 17 à une position déterminée. Les moyens d'articulation de chaque ensemble de translation 10-15 sont constitués par une rotule 19 reliant l'axe de guidage 17 à la partie fixe 6 ou à la partie mobile 7 et une autre rotule 20 reliant, par l'intermédiaire *une liaison mécanique 21, le corps de l'élément de translation 16 à la partie mobile 7 ou à la partie fixe 6. Ainsi, l'axe de guidage 17 de chacun des trois ensembles de translation 10-12 est relié à la partie fixe 6 par la rotule 19 tandis que le corps de leur élément de translation 16 est relié à la partie mobile 7 par la rotule 20. L'axe de guidage 17 des deux ensembles de translation 13, 14 est relié à la partie mobile 7 par la rotule 19 tandis que le corps de leur élément de translation 16 est relié à la partie fixe 6 par la rotule 20. Enfin, l'axe de guidage 17 de l'ensemble de translation 15 est relié à la partie fixe 6 par la rotule 19 tandis que le corps de son élément de translation 16 est relié à la partie mobile 7 par la rotule 20. Pour permettre le déplacement de chaque élément de translation 16 sur son axe de guidage correspondant 17, le corps de cet élément comprend deux douilles à billes (non représentées) traversées par l'axe 17. Ce dernier traverse le corps du moyen de blocage correspondant 18 fixé, par exemple par l'intermédiaire de vis de fixation (non représentées), au corps de l'élément de translation 16 qui lui est associé. De préférence, chaque moyen de blocage 18 est commandé par le robot 1, lorsque le nez la de celui-ci est fixé à la partie mobile 7, de façon à bloquer l'axe de guidage correspondant 17 dans le corps du moyen de blocage 18. A cet effet, chaque moyen de blocage 18 peut comporter des éléments de blocage pneumatique de l'axe de guidage correspondant 17. Les moyens de fixation de la partie mobile 7 au nez la du robot 1 sont constitués par un changeur d'outil 22 comprenant un élément muni d'un mandrin 23 fixé au nez la du robot 1 et un élément muni d"un embout 24 s'engageant sur le mandrin 23 et fixé à la partie mobile 7. Selon une variante, l'élément à mandrin 23 peut être fixé à la partie mobile 7 tandis que l'élément à embout 24 est fixé au nez la du robot 1. Les moyens de fixation comprennent de plus des moyens (non représentés) de serrage automatique du mandrin 23 et des moyens (non représentés) pour véhiculer au travers du changeur d'outil 22, quand le nez la du robot 1 est fixé à cette partie, des fluides, tels que de l'air comprimé ou analogue, notamment de commande des moyens de blocage 18. Le fonctionnement du dispositif ressort déjà de la description qui en a été fait ci-dessus et va maintenant être expliqué. Tout d'abord, le dispositif mécanique est monté sur la ligne de montage à la place du véhicule de façon que les charnières fictives 5 fixées sur celui-ci soient dans la zone ou seront situées les charnières du véhicule, la différence de position entre les charnières fictives 5 et les charnières du véhicule n'étant pas préjudiciable à la précision du dispositif. Le robot 1 est activé de façon que son nez la puisse être mécaniquement accouplé par les moyens de fixation à la partie mobile 7. Le robot peut alors commander par les fluides de commande le déblocage des moyens de blocage 18 de façon à déverrouiller les axes de guidage 17. De la sorte, la partie mobile 7 peut être orientée par rapport à la partie fixe 6 dans toutes les directions par le robot 1. Ce dernier déplace d'une valeur prédéfinie la partie mobile 7 relativement à la partie fixe 6 grâce aux éléments de translation 16 glissant sur leurs axes de guidage correspondants 17 et aux rotules 19, 20. Une fois que le robot a atteint sa position, c'est-à-dire que les charnières fictives 5 sont déplacées à une position déterminée, il commande la fermeture des moyens de blocage 18 par les fluides de commande pour bloquer les axes de guidage 17, ce qui impose une longueur fixe définie entre les deux rotules 19, 20 de chaque ensemble de translation 10-15 et correspond à la suppression d'un degré de liberté entre la partie mobile 7 et la partie fixe 6. Lorsque les axes de guidage 17 des six ensembles de translation 10-15 sont bloqués par les moyens de blocage 18, la position de la partie mobile 7 par rapport à la partie fixe 6 est parfaitement définie. Le nez la du robot 1 est ensuite désolidarisé de la partie mobile 7 du dispositif 4 par l'intermédiaire du changeur d'outil 22. Les charnières fictives 5 sont ainsi fixées dans l'une des positions prédéfinies et les capteurs, qui sont fixes par rapport aux charnières fictives 5, peuvent alors effectuer leur mesure de la position des charnières fictives 5 pour permettre le calcul de la matrice de passage entre les capteurs 3 et les charnières fictives 5. Le dispositif mécanique de calibration permet ainsi de bloquer tout élément à mesurer à une position déterminée quelconque. Le fait d'utiliser le robot pour réaliser les déplacements connus quelconques des éléments à mesurer fixés sur la partie mobile du dispositif de calibration et de se servir de ce robot comme moyen de mesure afm de connaître les déplacements effectués, permet de ne pas motoriser le dispositif de calibration et de ne pas utiliser de moyens de commande propres à celui-ci. REVENDICATIONS 1. Procédé de calibration destiné à la détermination de la matrice de passage entre un ou plusieurs moyens capteurs (3) pouvant être constitués par une ou plusieurs caméras vidéo et un objet, tel qu'une ou plusieurs charnières d'une caisse de véhicule automobile dont la position est à déterminer à des fins de montage par robot (1), consistant à calculer la matrice de passage à partir de signaux de mesure du ou des moyens capteurs (3) représentatifs d'une pluralité de déplacements connus d'un objet équivalent (5) monté sur un dispositif mécanique, caractérisé en ce qu'il consiste à faire déplacer par le robot (1) l'objet équivalent (5), le dispositif mécanique comportant des moyens de blocage (18) et de détermination de la position atteinte, et à relever les signaux de mesure délivrés par le ou les moyens capteurs (3) afin de déterminer la matrice de passage. 2. Dispositif mécanique de calibration destiné à la détermination de la matrice de passage entre un ou plusieurs moyens capteurs (3) pouvant être constitués par une ou plusieurs caméras vidéo et un objet, tel qu'une ou plusieurs charnières d'une caisse de véhicule automobile, dont la position est à déterminer à des fins de montage par robot (1), et comprenant des moyens de calcul de la matrice de passage à partir de signaux de mesure du ou des moyens capteurs (3) représentatifs d'une pluralité de déplacements connus d'un objet équivalent (5) monté sur le dispositif mécanique, caractérisé en ce qu'il comprend une partie fixe (6); une partie (7) mobile de façon commandée relativement à la partie fixe (6) par le robot (1) dont le nez (la) est amoviblement relié par des moyens de fixation (22) à la partie mobile (7) à laquelle est fixée l'objet équivalent (5); un mécanisme (9) reliant la partie fixe (6) et la partie mobile (7) de façon à autoriser par le nez (la) du robot (1) un déplacement quelconque en translation de la partie mobile (7) suivant les directions (x,Y, Z) formant un trièdre tri rectangle et en rotation de cette partie mobile (7) autour de chacune de ces trois directions; et des moyens de blocage (18) de la partie mobile (7) à une position atteinte déterminée pendant la mesure par le ou les moyens capteurs (3) de la position de l'objet équivalent. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le mécanisme de liaison (9) de la partie mobile (7) à la partie fixe (6) comprend une pluralité d'ensembles de translation (10-15) chacun comprenant un élément de translation (16), un moyen de guidage (17) du déplacement de l'élément de translation (16), des moyens d'articulation (19, 20) de l'ensemble de translation à la partie fixe (6) et à la partie mobile (7) et un moyen de blocage (18), suivant au moins un degré de liberté, de la partie mobile (7). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend trois ensembles de translation (10, 11, 12) de la partie mobile (7) parallèlement à la direction (Z), deux ensembles de translation (13, 14) de la partie mobile (7) parallèlement à la direction (X) et un ensemble de translation (15) de la partie mobile (7) parallèlement à la direction (Y). 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que l'élément de translation (16) précité comprend un corps muni d'au moins une douille à billes et le moyen de guidage est constitué par un axe de guidage (17) traversant la douille à billes. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'axe de guidage (17) précité traverse le moyen de blocage (18) dont le corps est fixé, par exemple par des vis de fixation, au corps de l'élément de translation (16) et en ce que l'axe de guidage (17) peut être bloqué dans le corps du moyen de blocage (18), par exemple pneumatiquement, de façon commandée de préférence par le robot (1). 7. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'articulation (19, 20) de chaque ensemble de translation (10-15) comprennent une première rotule (19) reliant l'axe de guidage (17) à la partie fixe (6) ou à la partie mobile (7) et une deuxième rotule (20) reliant le corps de l'élément de translation (16) à la partie mobile (7) ou à la partie fixe (6). 8. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les deux ensembles (13, 14) de translation parallèle à la direction X ont leur axe de guidage (17) relié à la partie mobile (7) par la première rotule (19) et le corps de leur élément de translation (16) relié à la partie fixe (6) par la deuxième rotule (20), les trois ensembles (10, 11, 12) de translation parallèle à la direction Z et l'ensemble (15) de translation parallèle à la direction Y ont leur axe de guidage (17) relié à la partie fixe (6) par la première rotule (19) et le corps de leur élément de translation (16) relié à la partie mobile (7) par la deuxième rotule (20). 9. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les moyens de fixation précités de la partie mobile (7) au nez (la) du robot (1) sont constitués par un changeur d'outil (22) comprenant un élément (23) muni d'un mandrin et fixé au nez (la) du robot (1) ou à la partie mobile (7); un élément (24) muni d'un embout s'engageant sur le mandrin est fixé à la partie mobile (7) ou au nez (la) du robot (1); des moyens de serrage automatique du mandrin; et des moyens pour véhiculer entre le robot (1) et la partie mobile (7), quand le nez (la) du robot (1) est fixé à cette partie, des fluides, tels que de l'air comprimé ou analogue, de commande des moyens de blocage (18).