Brevet FR2717601A1 — publié le 19950922

La présente invention se rapporte à un dispositif capteur de position des commandes de pilotage d'un simulateur de véhicule, et d'affichage de la position de ces commandes. Dans un simulateur de véhicule, en particulier de véhicule automobile, pour des raisons de pédagogie et d'autotest, il est avantageux de visualiser sur un écran les positions des commandes de ce véhicule, ces commandes étant, en particulier, le levier de vitesse, la pédale d'embrayage (lorsqu'elle existe), le volant de direction, I'accélérateur et le frein à pied. Un dispositif connu de recopie est un dispositif analogique comportant, en tant que dispositifs capteurs de position de certaines de ces commandes (direction, frein et accélérateur), des potentiomètres. Ce dispositif connu nécessite autant de capteurs qu'il y a de commandes à recopier, et ces capteurs sont encore relativement onéreux du fait qu'ils nécessitent l'emploi d'une carte de contrôle analogique, et de la main d'oeuvre pour câbler chaque capteur. De plus, les capteurs analogiques nécessitent une source de tension de référence et doivent être ajustés individuellement (ajustage du zéro). La présente invention a pour objet un dispositif capteur de position et d'affichage sur un dispositif de visualisation de la position des commandes de pilotage d'un simulateur de véhicule qui soit le moins onéreux possible, tout en permettant de recopier les positions du plus grand nombre possible de commandes, et ce, avec la meilleure fiabilité possible. Le dispositif de recopie conforme à l'invention comporte pour au moins un groupe de commandes différentes, un capteur, ce capteur comportant un élément mobile de codage se déplaçant par rapport à une surface, ces déplacements relatifs se faisant selon au moins deux directions différentes, sous l'effet de l'actionnement des commandes et modifiant au moins une caractéristique d'au moins un symbole représentant une commande ou un groupe de commandes. De façon avantageuse, I'élément de codage est une "souris" de micro-ordinateur. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est un bloc-diagramme d'un dispositif conforme à l'invention, montrant un exemple possible de détermination de la position et de visualisation de la position d'un premier ensemble de plusieurs commandes; - la figure 2 est un schéma simplifié de la partie mécanique du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe selon III-III du dispositif de la figure 2, et - la figure 4 est un bloc-diagramme d'un dispositif conforme à l'invention, montrant un exemple possible de détermination de la position et de visualisation de la position d'un second ensemble de plusieurs commandes. L'invention est décrite ci-dessous en référence à un simulateur de voiture automobile, mais il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée à la simulation de ce seul type de véhicule, et qu'elle peut s'appliquer à d'autres véhicules tels que des camions et des chars. Le dispositif 1 représenté en figure 1 est destiné à capter, puis à visualiser sur un dispositif d'affichage 2 les positions de diverses commandes dudit véhicule. Le dispositif d'affichage 2 peut être l'écran qui présente la route et le paysage dans lequel l'élève évolue de façon virtuelle en agissant sur les commandes du simulateur, ou entraîneur à la conduite automobile. Ces commandes sont, de préférence, des commandes essentielles du véhicule, en particulier, dans le cas présent, le volant de direction 3, le frein à pied 4 et l'accélérateur 5. L'actionnement par l'utilisateur de ces commandes provoque, grâce à un dispositif décrit cidessous en référence aux figures 2 et 3, I'actionnement d'un capteur à codage numérique. Dans le mode de réalisation préféré, ce capteur est une "souris" couramment utilisée avec les micro-ordinateurs actuels. Les déplacements relatifs, sur un plan, de la bille de cette souris entraînent, de façon connue en soi (grâce à un dispositif de commande ou programme, faisant partie intégrante du calculateur ou micro-ordinateur 6A), les déplacements d'un curseur 7 visualisé sur le dispositif d'affichage 2. Le dispositif 2 peut être alors le moniteur de visualisation d'un micro-ordinateur classique (non représenté), ou l'écran de visualisation de paysage du simulateur. Ce micro-ordinateur est le calculateur du simulateur. Ainsi, L'ensemble du moniteur et de la souris étant nécessaires pour la configuration de base, le dispositif de l'invention est peu onéreux. Bien entendu, la forme, la couleur et les dimensions du curseur 7 peuvent être adaptés au goût de chacun. Dans l'exemple représenté en figure 1, le curseur 7 est une simple flèche, et il se déplace verticalement vers le haut lorsque l'effort de l'utilisateur sur l'accélérateur augmente, verticalement vers le bas lorsque l'effort sur le frein à pied augmente, et il se déplace horizontalement en fonction de l'angle de rotation du volant de direction, dans le même sens que le véhicule simulé. A l'initialisation du dispositif de visualisation, on suppose que l'utilisateur n'appuie ni sur le frein ni sur l'accélérateur, et que la position du volant de direction correspond à l'orientation longitudinale des roues directrices du véhicule simulé. Le curseur 7 est alors centré sur l'écran, de manière connue en soi. Bien entendu, des commandes annexes (clignotants de direction, témoin de frein à main, ..) peuvent être visualisées sur le dispositif d'affichage 2. Cette visualisation des commandes annexes peut être réalisée par affichage sur l'écran de symboles lumineux colorés (par exemple des flèches lumineuses en haut de l'écran à gauche et à droite, pour les clignotants de direction ...). Le mode de réalisation du dispositif d'actionnement d'un capteur à "souris" représenté en figures 2 et 3 comporte essentiellement deux tables 8, 9 superposées, dont les côtés sont parallèles entre eux. L'une de ces tables, par exemple la table 8, est mobile selon deux axes (.Y, } ).perpendiculaires aux côtés de la table 9. Elle est mobile le long de l'un de ses axes à l'intérieur d'un cadre à glissières 10A, lui-même mobile longitudinalement dans un cadre 10. Au repos, le cadre 10A est maintenu en appui contre des butées 12A par un ressort 12. A l'état de repos, la table 8 est maintenue en appui sur une butée 11A par rapport à son cadre 10A par un ressort de rappel 11. Le cadre 10, avec la table 8, sont mobiles le long du grand axe de la table 9. Cette mobilité est assurée par exemple par deux glissières 13, 14 fixées le long des grands côtés de la table 9. Une "souris" 15 (dispositif de pointage classique de microordinateur) est fixée sur la table 8 de façon que sa bille 16 roule sur la face en vis-à-vis de la table 9 lorsque la table 8 est amenée à se déplacer par rapport à la table 9. Les déplacements longitudinaux de la table 8 par rapport à son cadre 10 sont commandés, dans un sens, par un câble gainé 17 commandé par la pédale d'accélérateur 18 du simulateur, et en sens opposé, par un autre câble gainé 19 commandé par la pédale de frein 20 du simulateur. Ces câbles sont reliés aux côtés de la table 8 qui sont en vis-à-vis des petits côtés du cadre 10. L'actionnement du frein ou de l'accélérateur de ce simulateur se traduit donc, sur le dispositif d'affichage 2, par le déplacement vertical du curseur 7, par exemple vers le haut sous l'effet de l'actionnement de l'accélérateur 18, et vers le bas sous l'effet de l'actionnement du frein 20. Ces déplacements du curseur 7 sont fonction de la rotation de la bille 16 qui se déplace sur la table 9, du fait que la souris 15 se déplace par rapport à cette table 9. Les déplacements de l'ensemble (table 8 + cadre 10) par rapport à la table 9 s'effectuent dans une direction perpendiculaire à la précédente, c'est-à-dire parallèlement à l'axe longitudinal de la table 9 (axe marqué X sur la figure 2). Ces déplacements sont commandés par deux câbles gainés 21, 22. L'une des extrémités de chacun des câbles 21, 22 est fixée au milieu d'un grand côté du cadre 10, L'autre extrémité étant fixée par une articulation 21 A, 22A respectivement, au volant de direction 23 de façon que lorsque l'on tourne le volant dans un sens, I'un des câbles 21, 22 soit tiré et l'autre poussé, et inversement lorsque l'on tourne le volant dans l'autre sens. Ainsi, la rotation du volant 23 entraîne le déplacement de l'ensemble (8+10) parallèlement à l'axe X, donc la rotation de la bille 16 sur la table 9. Sur le dispositif d'affichage 2, la rotation du volant 23 produit un déplacement horizontal vers la droite ou vers la gauche du curseur 7 selon le sens de rotation du volant. Bien entendu, si, simultanément on effectue une rotation du volant et on appuie sur le frein ou l'accélérateur, le curseur 7 se déplace obliquement. Selon le mode de réalisation représenté en figure 4, on affiche sur le dispositif de visualisation 2, au lieu du curseur 7, ou en plus de ce curseur (par exemple, on affiche le curseur 7 dans une fenêtre, et les symboles décrits ci-dessous dans une autre fenêtre), la grille 24 du levier de sélection de vitesses 25 du véhicule simulé. Par ailleurs, on associe à ce levier de sélection de vitesses un dispositif 26 à "souris" et à deux tables superposées similaire à celui représenté en figures 2 et 3. Les mouvements du levier de sélection de vitesses 25 dans une direction X commandent les déplacements de l'une de ces tables, et ses mouvements dans une direction Y, perpendiculaire à X, commandent les déplacements de l'autre table. Les déplacements de la "souris" commandent la position d'un curseur 24A dans la grille 24. La réalisation du dispositif de commande 27 du curseur 24A est évidente à la lecture de la présente description, et ne sera pas décrite ici. Le curseur 24A est par exemple, comme représenté en figure 4, une flèche pointant vers la position définie de la grille 24 correspondant à la position du levier de sélection de vitesses. En variante, au lieu de la flèche 24A, on visualise un point lumineux. Selon un aspect avantageux de l'invention, on déplace la grille 24 en fonction de l'enfoncement de la pédale d'embrayage 28 du véhicule simulé. Pour simplifier l'affichage, on visualise seulement deux positions de la grille 24, une position P1 correspondant à la position relâchée de la pédale d'embrayage 26 (état complètement embrayé), et une position P2 correspondant à la position complètement enfoncée de cette pédale (état complètement débrayé). La position P1 est représentée par exemple dans la moitié supérieure de l'écran d'affichage, et la position P2 dans la moitié inférieure. Pour éviter d'afficher la grille dans un état intermédiaire entre ces deux positions P1 et P2 (c'est-à-dire un état ni complètement débrayé, ni complètement embrayé, c'est-à-dire encore un état de patinage de l'embrayage), et éviter ainsi toute confusion entre le déplacement de la grille et le déplacement du levier de sélection de vitesses, on munit l'embrayage d'un dispositif de validation 29 qui n'autorise l'affichage de la grille 24 que lorsque l'état complètement embrayé ou l'état complètement débrayé est actif. Ce dispositif de validation peut par exemple comporter des contacteurs, ou éléments similaires, associés à la pédale d'embrayage, et produisant un signal de validation uniquement lorsque cette pédale est relâchée ou complètement enfoncée. Entre ces deux positions de la pédale d'embrayage, la grille 24 n'est pas affichée, et on peut avantageusement afficher sur l'écran 2 un symbole approprié indiquant que l'embrayage est dans un état transitoire interdisant l'enclenchement d'une vitesse. On a représenté en figure 5 quatre phases successives d'une séquence de démarrage d'un véhicule simulé, telles que visualisées sur le dispositif de visualisation 2, depuis la position "point mort" du levier de changement de vitesses 25 jusqu'à l'enclenchement de la première vitesse. De haut en bas de cette figure 5, la première phase correspond au point neutre du levier de sélection de vitesses. La grille 24 est affichée dans la partie supérieure de l'écran du dispositif de visualisation, juste au-dessus du milieu 30 de l'écran. Le point mort 31 (à mi-chemin entre les 3ème et 4ème vitesses) est repéré par un symbole approprié, par exemple un point lumineux coloré (en rouge par exemple, pour indiquer que l'on ne peut pas modifier la position du levier de sélection de vitesses sans débrayer) ou clignotant. Pendant la deuxième phase, le levier de sélection de vitesses est encore au point neutre, et l'utilisateur commence à enfoncer la pédale d'embrayage. Lors de la troisième phase, la pédale d'embrayage est complètement enfoncée, et l'utilisateur a passé la première vitesse. Le point lumineux 32 représentant le levier de sélection de vitesses est en position "1ère vitesse" et clignote. La grille 24 est encore visualisée dans la moitié inférieure de l'écran. A la quatrième phase, I'utilisateur relâche la pédale d'embrayage, et la grille 24 est aussitôt visualisée dans la moitié supérieure de l'écran. Le point lumineux 33 représentant la position du levier de sélection de vitesses est, bien entendu, encore à l'emplacement de la grille 24 correspondant à la première vitesse, mais il ne clignote plus, signifiant ainsi que la voiture simulée se déplace en première vitesse. Bien entendu, les informations fournies par les capteurs de l'invention peuvent également servir à la commande du simulateur de conduite de véhicule dans lequel sont implantés ces capteurs. La position de chaque commande est ainsi mesurée par le capteur correspondant en tout endroit de la course de ce capteur, et la valeur ainsi obtenue sert de consigne d'entrée pour le calculateur du simulateur. REVENDICATIONS 1. Dispositif de recopie de position sur un dispositif de visualisation (2) des commandes de pilotage d'un simulateur de véhicule, caractérisé par le fait qu'il comporte, pour au moins un groupe de commandes du véhicule (34-5, 20-21-23, 25-28) un capteur (6, 26) comportant un élément mobile de codage se déplaçant par rapport à une surface, ces déplacements relatifs se faisant selon au moins deux directions différentes sous l'effet de l'actionnement des commandes et modifiant au moins une caractéristique d'au moins un symbole (7, 24, 24A, 31 à 33) représentant une commande ou un groupe de commandes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le capteur est une "souris" de micro-ordinateur (6, 26). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la souris est fixée à une première table (8) mobile à l'intérieur d'un cadre (10), ce cadre étant mobile par rapport à une deuxième table (9) sur laquelle roule la bille (16) de la souris (15). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les commandes comportent au moins l'une des commandes suivantes du véhicule simulé: volant de direction (3, 23), frein à pied (4, 20), accélérateur (5, 18), levier de changement de vitesses (25) et embrayage (28). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait qu'un premier groupe de commandes comprend le volant de direction, le frein à pied et l'accélérateur, et par le fait que le symbole (7) visualisé se déplace selon une première direction lorsque l'utilisateur tourne le volant de direction, et selon une deuxième direction lors de l'actionnement du frein à pied et de l'accélérateur, en sens opposés pour chacun d'eux. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait qu'un autre groupe de commandes comprend le levier de changement de vitesses et l'embrayage, et que l'on visualise sur le dispositif de visualisation une grille (24) représentant les différentes vitesses pouvant être sélectionnées, la position du levier de sélection de vitesses étant visualisée par un point lumineux (31 à 33). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on visualise la grille en deux positions différentes (P1, P2) correspondant respectivement à l'état complètement embrayé et à l'état complètement débrayé de l'embrayage. 8. Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que la position de chaque commande est mesurée à tout endroit de sa course et que cette valeur de mesure sert de consigne d'entrée pour le calculateur du simulateur.