Brevet FR2743632A1 — publié le 19970718

L'invention concerne le contrôle automatique du gonflage de pneumatiques. En effet, on sait qu'un sous-gonflage des pneumatiques d'un véhicule, ou une surcharge de ce dernier, provoque des risques d'éclatement, en raison de l'accroissement de la température du volume d'air comprimé. En outre, un sous-gonflage diminue le rendement kilométrique du pneumatique. Et un peu sous-gonflé chauffe anormalement. Différents dispositifs de contrôle d'un pneumatique reposant sur un appui, tel que le sol, ont déjà été proposés. Parmi ceux-ci, celui du brevet européen EP-A230 836 permet d'acquérir des données relatives au pneu, sans contact direct avec lui. Un système optique, par rayon laser, permet de mesurer les cordes de la roue dont on veut évaluer la déformation du pneu. Pour intéressant qu'il soit, ce dispositif est sophistiqué dans sa réalisation et délicat dans sa mise en oeuvre, notamment du fait de l'utilisation d'un générateur laser et des moyens d'optique et de calcul associés. C'est dans ce contexte que l'invention propose un dispositif et un procédé de contrôle simples d'emploi, peu onéreux, fiables et efficaces. Plus précisément, le dispositif de contrôle proposé par l'invention et qui permet donc d'évaluer la déformation d'un pneumatique reposant sur un appui, tel que le sol, comprend - une unité d'acquisition de données relatives à la roue considérée, à distance, sans contact avec elle, cette unité d'acquisition comprenant une caméra numérique pourvue d'une carte d'acquisition d'images, pour saisir une image numérique de la roue, - une unité d'exploration de l'image numérique saisie, pour en extraire des données relatives au moins au contour extérieur du pneumatique (par analyse des nuances chromatiques de l'image saisie pouvant en particulier consister en 256 niveaux de gris, par pixel), - une unité de calcul pour calculer l'écrasement ou la déformation du pneumatique, à partir dudit contour extérieur extrait par l'unité de traitement, - et une unité de signalisation, pour signaler si les conditions de gonflage dudit pneumatique sont correctes, compte tenu de la déformation calculée. I1 est à noter qu'en utilisant tel qu'indiqué ci-dessus, une caméra numérique pour acquérir les données sur la roue, on peut obtenir sans difficulté une précision inférieure à 0,5 fi, pour un investissement peu important (des précisions plus fines pouvant d'ailleurs être envisagées). Un problème que l'invention s'est également attachée à résoudre concerne la mise en oeuvre pratique des mesures, en liaison avec la multiplicité des types de pneumatiques existants et à l'information devant être fournie & l'utilisateur du véhicule auquel il faut surtout indiquer s'il se trouve ou non dans une situation dangereuse. La solution de l'invention est d'équiper le dispositif déjà présenté - d'une unité mémoire pour stocker des données (fournies a priori par des fabricants de pneumatiques) relatives à un seuil d'écrasement admissible, - et d'une unité de comparaison, pour comparer l'écrasement calculé du pneumatique audit seuil et fournir le résultat de cette comparaison à l'unité de signalisation qui indiquera si les conditions normales de gonflage sont ou non respectées. Pour optimiser la qualité du contrôle, notamment s'il s'agit de contrôler des poids lourds ou des véhicules à remorque(s), une autre caractéristique de l'invention préconise d'utiliser plusieurs caméras propres à acquérir des images numériques par groupe d'au moins deux pneumatiques, pour un contrôle d'appairage. L'équilibrage par train de pneumatiques pourra ainsi être vérifié. Il est à noter que l'invention s'est également attaché à définir les conditions d'utilisation pratique du dispositif sur le terrain. C'est ainsi qu'il est préconisé d'utiliser - des moyens de détection, pour détecter la présence d'un véhicule dans une zone déterminée en direction de laquelle est (sont) dirigée(s) la (les) caméras - et des moyens de commande, pour commander l'acquisition des images utiles au contrôle. Et pour, là encore, optimiser ces conditions pratiques d'utilisation dans différents types d'environnement, il est également conseillé d'ajoindre au dispositif déjà présenté des moyens d'éclairage du (des) pneumatique(s) dont les images sont à acquérir, ces moyens d'éclairage comprenant au moins un projecteur infrarouge disposé sensiblement face au flanc du pneu considéré. Ainsi des contrôles de nuit, ou par exemple par temps de brouillard, pourront être effectués. Et pour compléter les mesures déjà indiquées, il pourra être utile d'adjoindre un pyromètre optique, afin de procéder au contrôle de la température des pneumatiques, toujours sans contact "mécanique" avec le pneu ou la roue considérée. Dans le cadre du procédé de vérification du gonflage conforme à l'invention, il est à noter que pour calculer ou mesurer l'écrasement du pneumatique, il est conseillé d'avoir recours à un calcul du diamètre, ou du rayon, de la roue dont on a saisi l'image, ceci dans la zone d'appui et à l'écart de cette zone, puis de rapprocher l'un de l'autre ces rayons ou diamètres pour le calcul d'écrasement, en tenant si nécessaire compte d'une tolérance de gonflage permettant de déterminer un seuil de surgonflage et plus généralement de sous-gonflage. Dans ce qui suit, on va maintenant fournir une description plus détaillée de l'invention, en référence aux dessins d'accompagnement donnés à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels - la figure 1 montre une vue générale schématique d'un dispositif de contrôle conforme à l'invention, - la figure 2 montre une courbe d'écrasement d'un pneumatique en fonction de sa pression interne de gonflage, - la figure 3 montre plus en détail le dispositif de la figure 1, - la figure 4 illustre schématiquement ce que l'algorithme de calcul va prendre en compte pour fournir les données de gonflage recherchées, et - la figure 5 montre une variante de réalisation du dispositif de la figure 1. Sur la figure 1 tout d'abord, le dispositif de contrôle repéré dans son ensemble 1 comprend une caméra matricielle vidéo "CCD" (Charged Coupled Device) 3 équipée d'un objectif approprié visant optiquement une roue 5 d'un véhicule, à une distance déterminée d et convertissant en "pixels la taille minimale des unités physiques de l'image saisie. Chaque image de la roue 5 saisie par la caméra 3 est enregistrée dans une mémoire d'un ordinateur 7. Un logiciel spécifique décrit ci-après traite la valeur mesurée de chaque "pixel" de l'image saisie, l'image numérique étant transmise à une carte de traitement d'images pourvue d'un processeur incorporé dans l'ordinateur 7. Conformément à l'invention, c'est l'écrasement du pneumatique 5 que l'ordinateur 7 va permettre de calculer, c'est-à-dire la variation de diamètre de la roue visée par la caméra 3 qu'engendre le poids du véhicule ou la perte de pression, c'est-à-dire, en termes géométriques, le pourcentage de la différence de la mesure du rayon jante/roue, entre une zone de contact avec le sol et une zone située à l'écart de ce contact. Bien entendu un calcul de variation de diamètres peut remplacer le calcul de variation de rayons. Une autre alternative peut également être le calcul de la variation d'épaisseur du pneu entre sa zone d'appui et une zone située à l'écart (mi-hauteur par exemple). Dans ce qui suit, on retiendra toutefois l'hypothèse d'un calcul de rayons. La figure 2 permet de se figurer l'évolution de l'écrasement d'un pneumatique en fonction de sa pression interne (en l'espèce un pneu de 185/70). Sur la figure 3, on a représenté plus en détail l'ensemble du dispositif de contrôle 1, en particulier en ce qui concerne l'unité de traitement constituée par l'ordinateur 7. Ainsi peut-on noter que la caméra numérique 3 en l'espèce "monochrome" fournit les images saisies (alors en "noir et blanc") sous forme de signal analogique à une carte de traitement d'images 9 qui va numériser le signal et assurer sa mise en mémoire pour son traitement. La carte d'imagerie numérique 9, ou "carte graphique", existe sous forme de carte insérable dans le connecteur de bus prévu à cet effet de l'unité centrale 7a d'un ordinateur. Cette carte, en soi connue, est classiquement pourvue d'un microprocesseur intégré (par exemple de type TMS 34010), d'une mémoire image et d'une mémoire système. Une telle carte permet en outre une alimentation directe d'une ou plusieurs caméras vidéo, ainsi qu'une commande de leurs fonctions électroniques. Quatre entrées "vidéo" peuvent en particulier être prévues avec multiplexage, définition d'un seuil et transformation binaire, ainsi que correction dynamique en temps réel pendant l'acquisition (grâce à l'unité wLUT" : "LOOK UP TABLE"). A une telle carte 9 est associé un logiciel spécifique à l'opération de contrôle que l'on veut effectuer. Ce logiciel comprend en particulier un prograne apte à détecter des défauts (c'est-à-dire des variations) par rapport à une forme ou à une plage de niveau de gris saisie par la caméra matricielle 3, ainsi qu'un programme conçu pour effectuer des mesures précises sur des objets statiques ou en mouvement, ou encore pour faire des analyses précises d'image vidéo d'un objet (en l'espèce, il s'agira bien entendu de contrôler le gonflage d'un ou plusieurs pneumatiques). I1 est également à noter que le logiciel de traitement utilisé en association avec les deux programmes susmentionnés a été conçu pour résoudre les problèmes d'application de vision. I1 s'agit d'un outil complet combinant à la fois la commande du matériel de saisie d'images et le traitement des images saisies. Ce logiciel contient des librairies de traitement d'images pouvant être appelées via un programme "GSP" (Graphic System Processor). Il peut en particulier s'agir du logiciel "ESOPEw (EURECARD SYSTEMS OPERATING AND PROGRAMMING ENVIRONMENT) fourni par la société "EURESYS" et dont l'environnement informatique va permettre de constituer l'algorithme de mesures approprié pour rendre automatique la lecture du gonflage des pneumatiques et déclencher un seuil d'alarme, des la saisie d'une image. En l'espèce, à chaque image d'une roue saisie en mémoire, il va falloir gérer la nuance chromatique de celle-ci (ici le niveau de gris de chaque "pixel"). Dans le cas d'espèce où l'on va contrôler l'écrasement du pneumatique sur le sol par rapport à son rayon "hors charge", on va faire appel à l'une des fonctions du logiciel "ESOPE" précité, adaptée et conçue pour mesurer le cercle de la roue dont on a saisi l'image et dont les bords (notamment bord extérieur) du pneumatique ont été extraits par une filtration dans une unité 12 du calculateur 7. Une telle unité, réalise cette filtration par un logiciel spécifique (en soi connu) de type SÔBEL ou PREWITT : à partir d'un pixel de référence, le logiciel définit, dans le voisinage de ce pixel, une population d'autres pixels (kernel) dont le contraste ou la Wcouleurw va être accentué (cn niveaux de gris en l'espèce) pour faire ressortir le contour du pneu saisi par l'image ; c'est la méthode de détermination d'un contour. L'algorithme de mesure va ainsi fonctionner comme suit Il va tout d'abord procéder à l'acquisition de l'image obtenue par la caméra 3. I1 va ensuite chercher le contour du pneumatique dans une zone non en appui sur le sol, par un exemple à l'endroit de la partie supérieure, et ceci sur une zone d'incertitude "il" (voir figure 4). I1 est à noter que dans cette zone 11, il suffit de quatre pixels caractéristiques représentant quatre points de la courbe de contour, de chaque côté de l'axe vertical de la roue considérée, pour "reconstruire" dans le calculateur 7 la circonvolution de cette partie supérieure du pneu. Ce cas peut-se produire par exemple lorsqu'une carosserie vient cacher la partie supérieure de la roue. Après avoir déterminé ce contour local, l'unit de calcul 13 va alors calculer le rayon R1 de la roue à cet endroit. De la même manière, le contour d'une partie inférieure du pneumatique, à l'endroit du contact avec le sol, va être recherché, ceci sur une autre zone d'incertitude "i2". Après détermination du contour du pneumatique dans cette zone, le rayon R2 va être calculé, toujours dans l'unité 13. En fonction d'un coefficient "k" correspondant au seuil d'alarme d'un défaut de gonflage et dont la valeur a été préalablement stockée dans la mémoire 11, l'unité de calcul 13 va ensuite procéder au calcul du pourcentage d'écrasement E, soit E = k x R2/R1 x 100 De préférence, le coefficient k sera compris entre 0,25 et 0,5. Et il est conseillé de fixer le seuil d'alarme à environ 80 à 85 % de la pression moyenne normale de gonflage, même si bien entendu ce choix est laissé à la responsabilité de l'utilisateur. La valeur numérisée de ce seuil de pourcentage d'écrasement (préalablement entrée dans la mémoire 11) est alors comparée avec la valeur calculée de E, par l'intermédiaire de l'unité de comparaison 14 de l'ordinateur (figure 3). Pour informer le conducteur du véhicule de l'état de gonflage de ses pneumatiques, l'ordinateur transmet ensuite vers une unité d'affichage 15 le résultat du calcul d'écrasement effectué. On peut en particulier imaginer que si les mesures se trouvent à l'intérieur du seuil de tolérance, un feu vert s'allumera, tandis que l'affichage passera au rouge si le résultat sort de ce seuil. Le conducteur pourra même observer l'affichage du résultat des mesures par exemple par clignotement d'un message OK" ou "DANGER" sur un panneau d'affichage, par exemple à cristaux liquides, représentant de préférence les différentes roues, ou les jeux de roues, de son véhicule. Bien entendu, plus d'une caméra numérique peut être prévue. Ainsi, sur la figure 5, quatre caméras ont été représentées (3a, 3b, 3c, 3d) : une par roue, étant donne qu'il s'agit ici d'un véhicule à quatre roues. Si plusieurs caméras sont utilisées, on peut concevoir que l'algorithme de mesures compare l'appairage de la pression de gonflage deux à deux des pneumatiques, lors de la détection des images saisies de ceux-ci, ceci par l'intermédiaire des unités de calcul 13 et de comparaison 14, en liaison avec l'unité mémoire 11, de manière à indiquer, sur le panneau de visualisation 15, à l'automobiliste conducteur du véhicule 19 si par exemple ses deux pneus arrière d'une part et avant, d'autre part, ont une pression de gonflage comparable, dans une marge par exemple de 5 à 10 %. La pression la plus basse pourra être prise en compte pour indiquer en outre à cet automobiliste si cette pression atteint ou non la pression minimale de gonflage, les signaux lumineux du panneau d'affichage 15 pouvant le renseigner à ce sujet par des éclairages de couleurs différentes. Tant l'installation de la figure 1 que celle de la figure 5 peuvent bien entendu équiper notamment les péages d'autoroutes ou voies d'accès à celles-ci. La saisie des images peut alors se faire pendant le court moment d'arrêt du véhicule au péage. Si l'on prévoit un contrôle d'appairage, une classique boucle de détection intégrée dans le sol et schématisée en 20 sur la figure 5, peut aisément être activée par l'unité de commande de l'ordinateur 7, lors du passage du véhicule. Pour des conditions de fonctionnement optimal permettant d'éliminer les effets visuels de nuit et de jour, il peut en outre être prévu d'adjoindre aux caméras vidéo un ou plusieurs projecteurs infrarouges 21 disposés sur le côté du véhicule, sensiblement face au flanc extérieur de ses pneus. Sur ces projecteurs, l'utilisation de filtres optiques est conseillée (d la longueur d'ondes de préférence d'environ 800 à 850 nm) évitant l'éblouissement des personnes environnantes et assurant la discrétion du système. En outre, un interrupteur crépusculaire peut être adjoint à l'ensemble du système d'éclairage, pour le rendre automatique. I1 est également à noter que le dispositif de l'invention permet à un contrôle tant d'un véhicule à l'arrêt que d'un véhicule en mouvement. Ainsi, on peut en particulier imaginer d'équiper d'un tel dispositif les travées de "télépéages", c'est- & -dire les péages où les véhicules ralentissent mais ne s'arrentent pas. Il faut alors capturer les images du véhicule à la volée. Les caméras WCCDZ utilisées seront alors à déclenchement instantané asynchrome (inférieur à environ une micro seconde) sous la commande d'un déclencheur automatique 22 extérieur à la boucle de détection déjà citée, permettant de commander à distance l'obturateur de la caméra, par exemple entre un cinquantième et un dix millièmes de seconde (caméra MICAM VHR 2000, par exemple). I1 est également tout à fait envisageable d'adjoindre au dispositif de contrôle déjà présenté un moyen de lecture de la température d'un pneumatique, pour confirmer le défaut de gonflage éventuel. Pour satisfaire les exigences d'efficacité, de fiabilité et de mise en oeuvre pratique déjà posées dans l'invention, le moyen de lecture conseillé est un pyromètre optique 23, à disposer sur le côté, face au flanc, et à distance du pneumatique à contrôler, ce (ou chaque) pyromètre étant bien entendu connecté au dispositif de contrôle déjà présenté. Un tel pyromètre optique intégre un objectif qui forme une image de l'objet à contrôler dans le plan d'un diaphragme derrière lequel est placé un détecteur qui va transformer la luminance reçue en un signal électrique mesurable. Un filtre placé entre l'objectif et le diaphragme peut permettre en outre de sélectionner la bande de longueur d'ondes admise sur le détecteur. A noter que pour pouvoir fournir la température réelle du pneumatique, il faudra effectuer une correction sur la mesure effectuée. Cette correction pourra être obtenue soit par un dispositif intégré de règlage d'émissivité, soit par calcul dans l'unité 13, ou encore à partir de tables stockées en mémoire. Pour effectuer ces corrections, le facteur d'émissivité du pneumatique est utile ; il est en espèce égal à 1. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle d'au moins un pneumatique d'une roue reposant sur un appui, tel que le sol, comprenant - une unité d'acquisition de données relatives à ladite roue, à distance, sans contact avec elle, ladite unité d'acquisition comprenant une caméra numérique (3 3a, 3b...3d) et une carte (9) d'acquisition d'image pour saisir une image numérique de ladite roue, - une unité (9, 12) d'exploration de ladite image numérique pour en extraire des données relatives au moins au contour extérieur du pneumatique, - une unité (13) de calcul, pour calculer l'écrasement du pneumatique à partir dudit contour extérieur extrait par l'unité de traitement, - et une unité (15) de signalisation, pour signaler si les conditions de gonflage du pneumatique sont correctes, compte tenu de l'écrasement calculé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre - une unité mémoire (11) pour stocker des données relatives à un seuil d'écrasement admissible, - et une unité (14) de comparaison pour comparer l'écrasement calculé du pneu audit seuil admissible. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs caméras numériques (3a, 3b, 3c, 3d) propres a acquérir des images numériques par groupe d'au moins deux pneumatiques, pour un contrôle d'appairage. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (20) de détection, pour détecter la présence d'un véhicule dans une zone déterminée en direction de laquelle est (sont) dirigée(s) la (les) caméra(s). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (21) d'éclairage du pneumatique considéré dont l'image est à acquérir, ces moyens d'éclairage comprenant au moins un projecteur infrarouge. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un pyromètre optique (23) pour contrôler la température du (des) pneumatique(s). 7. Procédé pour contrôler au moins un pneumatique reposant sur un appui, tel que le sol, dans lequel - on effectue une saisie d'image(s) numérique(s) du pneumatique, - on explore ladite image numérique pour en extraire des données relatives au moins au contour extérieur du pneumatique, par analyse des nuances chromatiques de l'image saisie, - à partir desdites données extraites, on calcule l'écrasement du pneumatique, - et on signale si les conditions de gonflage du pneumatique sont correctes, compte tenu de l'écrasement calculé. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour calculer l'écrasement, on calcule les diamètres ou rayons de la roue correspondante, dans la zone d'appui et à l'écart de cette zone.