Brevet FR2798190A1 — publié le 20010309

DISPOSITIF DE CONTRÔLE DE GÉOMÉTRIE DE ROUES DE VÉHICULE. L'invention est relative à dispositif de contrôle et de réglage de géométrie de roues de véhicule. L'invention est particulièrement utile dans son application au contrôle et réglage de géométrie à l'aide de moyens de mesure bidirectionnels d'orientation de roue. Le document FR 2.737 décrit un dispositif de mesure et de contrôle géométrique de véhicules à roues du type comportant des moyens de détermination de paramètres physiques utilisables pour le calcul des angles et distances caractéristiques de véhicules à contrôler, caractérisé en ce que chaque moyen de détermination de paramètre physique comporte en combinaison : au moins un rayonnement lumineux sensiblement horizontal émis par une source d'émission lumineuse, au moins un moyen de formation d'image de ladite source sur un capteur linéaire optique, et au moins un capteur linéaire optique, de préférence genre CCD (capteur à couplage de charges) ou PSD (capteur sensible à la position), apte à recevoir au moins deux rayonnements lumineux sensiblement horizontaux en provenance d'au moins deux sources distinctes. Dans ce dispositif connu l'utilisation de moyens de mesure bidirectionnels d'orientation de roue s'effectue à l'aide de faisceaux provenant de sources d'émission lumineuse en direction d'une caméra de mesure placée sur une autre roue du véhicule. Lorsque les roues avant véhicule sont braquées au-delà d'un angle de braquage d'environ 12 degrés d'angle, au moins un faisceau lumineux risque de ne pas être détecté par la caméra ou moyen de mesure vers lequel il est dirigé. Cette coupure de transmission du faisceau lumineux en direction d'une caméra interdisait jusqu'ici de mesurer les angles de braquage en utilisant ces moyens de mesure bidirectionnels, et imposait l'utilisation d'autres moyens de précision inférieure ou de moyens plus couteux pour la mesure des angles importants de braquage. L'invention a pour objet remédier à ces inconvénients en fournissant un nouveau dispositif de contrôle de géométrie de roues de véhicule, dans lequel les grands angles de braquage peuvent être mesurés avec bonne précision, en utilisant les moyens de mesure d'orientation de roue utilisés pour déterminer notamment les angles de parallélisme par rapport à un ou plusieurs axes de référence. L'invention a pour objet un dispositif de contrôle géométrie de roues de véhicule, du type comportant un moyen de mesure d'angle d'orientation de roue monté chaque roue du véhicule, caractérisé en ce que le dispositif comporte au moins une source d'émission lumineuse solidarisée à une roue avant du véhicule, dans une position apte à être détectée continûment dans une plage étendue d'angles de braquage par un moyen de mesure monté sur une roue arrière. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - au moins une dite source d'émission lumineuse est une source active, par exemple une diode électroluminescente (DEL); ou alternativement au moins une dite source d'émission lumineuse est une source passive, par exemple un rétroréflecteur, - la source d'émission lumineuse est montée sur un bras portant un moyen de mesure d'orientation de roue avant, et ledit moyen de mesure et ladite source d'émission lumineuse sont positionnés de manière à émettre au moins deux faisceaux lumineux distincts en direction du moyen de mesure monté sur la roue arrière, de manière à déterminer des paramètres reliant la position de ladite source d'émission lumineuse à la valeur de l'angle de braquage de cette roue avant, lesdits deux faisceaux lumineux distincts sont captés par le moyen de mesure monté sur la roue arrière dans une plage d'angles de braquage comprise environ entre 8 et 12 degrés d'angle, les paramètres reliant la position de ladite source d'émission lumineuse à la valeur de l'angle de braquage de cette roue avant sont utilisés pour déterminer cet angle de braquage dans une plage d'angles de braquage comprise entre 12 degrés d'angle une valeur maximale de braquage, - un autre mode de réalisation, le dispositif comporte au moins une paire de sources d'émission lumineuse solidarisée à une roue avant du véhicule, dans une position apte à être détectée continûment dans une plage étendue d'angles de braquage par un moyen de mesure monté sur une roue arrière, - la paire sources d'émission lumineuse est vue par le moyen de mesure monté sur la roue arrière sous un angle, dont la variation est reliée à la variation de l'angle de braquage par une équation, dont les paramètres sont déterminables dans une plage de réception par ledit moyen de mesure de plusieurs faisceaux lumineux émis respectivement par ladite paire et par un moyen de mesure monté sur la roue avant portant ladite paire, - la paire sources d'émission lumineuse est détectée par ledit moyen de mesure et la variation de cette détection est utilisée pour déterminer l'angle de braquage de la roue avant portant ladite paire de sources d'émission lumineuse, - le dispositif comporte au moins un bras de mesure monté sur une roue avant et portant au moins paire de sources d'émission lumineuse. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente schématiquement une vue de dessus en plan d'un véhicule équipé premier mode de réalisation de dispositif selon l'invention, la figure représente schématiquement une vue de dessus en plan d'un véhicule équipé deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, - la figure représente schématiquement une vue partielle agrandie d'une roue avant gauche de véhicule équipé d'un deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'invention, cette roue avant gauche étant braquée en sens contraire de la roue avant gauche de la figure 2. En référence à la figure 1, un premier mode de réalisation de l'invention est fixé sur les roues d'un véhicule à moteur comprenant une roue avant gauche 1, une roue avant droite 2 , une roue arrière gauche 3 arrière et une roue arrière droite 4 arrière. Sur chaque roue 1 à 4 de véhicule, on monte à l'aide de moyens 5 de montage de type connu, un bras de mesure 6 à 9 comportant chacun une caméra bidirectionnelle 10 à 13. Chaque caméra bidirectionnelle 10 à 13 est apte à émettre et à recevoir deux faisceaux lumineux dirigés respectivement longitudinalement et transversalement par rapport au sens longitudinal du véhicule. Un moyen de mesure tel qu'un capteur optique linéaire, permet de mesurer l'orientation d'une roue rapport à la roue suivante en détectant l'angle d'arrivée du faisceau lumineux provenant de la caméra placée sur cette roue suivante. Ce procédé de mesure bien connu et permettant d'obtenir par calcul des valeurs de parallélisme individuel et total par rapport à un plusieurs axes de référence ne nécessite pas de description plus détaillée. Sur chaque bras de mesure 6 ou 7 de roue avant 1 ou 2, est positionnée une source d'émission lumineuse 14 ou 15 dans une position permettant d'être détectée par la caméra de la roue arrière correspondante. Ainsi, la source d'émission lumineuse 14 peut être détectée par la caméra arrière 12, tandis que la source d'émission lumineuse 15 peut être détectée par la caméra arrière 13, de sorte que des angles définis à partir des sources d'émission lumineuse 14 ou 15 peuvent être mesurés par les caméras arrière 12 ou 13, même pour des angles de braquage importants. L'invention repose sur l'utilisation de ces sources auxiliaires 14 ou 15 d'émission lumineuse pour calculer des paramètres permettant déterminer des angles de braquage avec une précision correspondant à la précision des caméras bidirectionnelles 10 à 13. Dans mode préféré de procédé de détermination des angles de braquage, on définit certains angles par rapport à une direction de référence R, qui peut par exemple être direction de l'axe de géométrie du véhicule ou la direction de l'axe de symétrie du 'hicule, ou toute autre direction correspondant à repère fixe par rapport au véhicule. Pour définir certains de ces angles, on utilise notamment les points d'intersection 1 et P2 des axes de pivot respectifs des roues avant directrices 1 et 2 avec les plans horizontaux passant respectivement par les sources d'émission lumineuse 14 et 15. Ces points d'intersection Pl et P2 sont appelés ci-dessous respectivement pivot avant gauche et pivot avant droit . L'angle formé entre le bras arrière gauche 8 et le rayon optique en provenance de la source d'émission lumineuse 14 est référencé a. L'angle entre le bras arrière droit 9 et le rayon lumineux émis par la source d'émission lumineuse 15 est référencé ad. L'angle formé entre la direction de référence R et l'axe joignant la source d'émission lumineuse 14 au pivot avant gauche Pl correspondant est référencé l'angle formé entre la direction de référence R et l'axe joignant le pivot avant droit à source d'émission lumineuse 15 est référencé b2. On définit également un angle cl d'orientation du bras avant gauche par rapport à l'axe de référence R, et un angle C2 d'orientation du bras avant droit par rapport à la direction de référence R. De préférence, cette direction de référence R est déterminée lorsque le 'hicule est aligné avec la direction centrée, selon un procédé de calcul de type connu. On définit également la distance entre la source d'émission lumineuse 14 le point Pl par la référence rl, et la distance entre le point P2 et la source d'émission lumineuse 15 par la référence r2. La distance entre la source d'émission lumineuse 14 et le capteur de la camera repérée par la référence dl, tandis que la distance entre la source d'émission lumineuse 15 et le capteur de la caméra arrière 13 est représentée par d2. L'invention utilise le fait que le braquage de chaque roue avant peut être representé indifféremment par la variation de l'angle cl ou de l'angle bi pour la roue avant gauche 1, de l'angle C2 ou de l'angle b2 pour la roue avant droite 2 par rapport à la position correspondant au roulage du véhicule en ligne droite vers l'avant, avec la direction centrée ; car les angles b] et b2 sont égaux respectivement aux angles cl et C2 augmentés respectivement d'un angle M. et M,, mécaniquement constant. Dans ces conditions, l'orientation relative à la source d'émission lumineuse 14 par rapport à la roue arrière, c'est-à-dire l'angle %, est sensiblement égale à : dans laquelle les quantités Ag et Bg sont définies par les caractéristiques géométriques du véhicule. De manière analogue, l'orientation de la source d'émission lumineuse 15 par rapport à la roue arrière droite 4 est donnée par l'expression : cians iesqueiies ies consianies Ad ei tsd sont ceiies clepenciant cie caractéristiques géométriques du véhicule. L'invention repose sur le fait que, dans une plage de braquage comprise entre 8 et 12 degrés d'angle, il est possible de mesurer simultanément pour plusieurs valeurs les angles ag et ad, ainsi que de calculer les angles c i et C2 - par procédés usuels connus effectuant trois mesures de ag et trois mesures de ad pour trois angles de braquage compris entre 8 et 12 degrés, et ce pour chaque équation intéressant la roue avant gauche 1 et la roue avant droite 2, on peut ainsi résoudre système d'équations pour connaître les valeurs des constantes Ag, Bg, Ad et Bd ainsi que pour calculer rapports et de pivotement des sources d'émission lumineuse 14 et 15 respectivement autour des points Pl et P2. Ensuite, dans une plage de braquage correspondant à des angles braquage importants supérieurs à 12 degrés d'angle, il n'est plus possible de calculer par exemple l'angle cl. par les procédés usuels et connus, tandis que l'angle a. peut toujours etre mesuré par la caméra arrière 12. En utilisant les termes Ag, Bg, et Ad, Bd, déterminés dans la plage de braquage comprise entre 8 et 12 degrés d'angle de braquage, il est alors possible d'utiliser l'équation précédente en effectuant plusieurs mesures et en résolvant l'équation pour déterminer l'angle cl grâce à la formule (1) ag sin (ci + Ag) + Bg En résolvant cette équation pour déterminer l'angle cl, on obtient alors le braquage de la roue avant gauche 1 comme égal à la variation de l'angle cl entre la position avec direction centrée et la position correspondant à la mesure. Ce premier mode de réalisation de l'invention permet ainsi de déterminer l'angle de braquage de chaque roue avant de manière analogue pour la roue avant droite 2 que pour la roue avant gauche 1, même pour des angles de braquage importants. Ce procédé permet d'obtenir avec une bonne précision la valeur de l'angle de braquage même pour des angles de braquage importants. Les formules précitées permettent d'obtenir avec une précision de l'ordre de 5 minutes d'angle, les angles de braquage, étant entendu qu'une meilleure précision pourrait encore être obtenue en utilisant des formules plus complexes tenant compte de la chasse, de l'angle de pivot, et des variations faibles des distances di et d2, ri et r2 ainsi que des variations des constantes Ag, Bg, Ad et Bd résultant de braquages importants. En référence aux figures 2 et 3, les éléments identiques ou fonctionnel lement équivalents sont repérés par des chiffres de référence identiques. Un véhicule est représenté équipé d'un deuxième mode de réalisation de dispositif selon l'invention. Ce véhicule comporte une roue avant gauche 21, une roue avant droite 22 ou une roue arrière gauche arrière 23 et une roue arrière droite arrière 24. Sur les roues 21 à 24 sont montés au moyen de dispositifs 25 de type connu en soi des bras de mesure 26 à 29 équipés de caméras de mesure bidirectionnelles 30 à 33. Le bras de mesure 26 fixé sur la roue avant gauche 21 porte deux paires de sources d'émission lumineuse : une paire 34a, 34b et une paire 35a, Le bras de mesure 27 fixé sur la roue avant droite 22 porte egalement deux paires sources d'émission lumineuse : une paire 36a, 36b et une paire 37a, 37b. sources lumineuses de chaque paire sont espacées entre elles d'une distance définie sur la figure 3 : les sources 35a, 35b d'émission lumineuse utilisées lors braquage à gauche (figure 3) sont espacées d'une distance et les sources d'émission lumineuse 34a, 34b utilisées lors d'un braquage à droite (figure 2) sont espacées d'une distance e34 ; il en est de même pour les paires 36b espacées d'une distance e36 et 37a, 37b espacées d'une distance e37- On utilise par exemple la paire 34a, 34b sur la figure 2 pour un braquage à droite, et la paire de sources d'émission lumineuse 35a, 35b pour un braquage à gauche sur la figure 3 Mais toute autre disposition équivalente peut être utilisée dans le cadre de l'invention. On définit l'angle sous lequel chaque caméra arrière, par exemple la caméra arrière gauche 32, voit la paire en regard de sources d'émission lumineuse utilisée. On définit ainsi l'angle cg. sous lequel la caméra arrière gauche 32 voit la paire de sources d'émission lumineuse utilisée pour un braquage correspondant, par exemple paire 34a, 34b pour le braquage à droite de la figure manière analogue, on définit l'angle Ed sous lequel caméra arrière droite 33 voit la paire de sources d'émission lumineuse utilisée pour un braquage correspondant, par exemple la paire 36a, 36b pour le braquage a droite de la figure 2. On définit l'angle formé entre chaque paire de sources d'émission lumineuse activée pour le braquage correspondant avec une perpendiculaire à l'axe de référence R . On définit ainsi un angle fg entre la perpendiculaire à cet axe R de référence et l'axe passant par la paire de sources 34a, 34b d'émission lumineuse et un angle fi entre la perpendiculaire à cet axe R de référence et l'axe passant par la paire de sources 36a, 36b d'émission lumineuse. Enfin on utilise comme paramètres les distances des milieux de chaque paire aux capteurs de mesure de la caméra observatrice correspondante : on définit ainsi une distance d34 entre le milieu d'une paire 34a, 34b et le capteur de la caméra 32, ainsi qu'une distance d36 entre le milieu de la paire 36a, 36b et le capteur de la caméra 33 pour le braquage à droite représenté à la figure 2. Pour un braquage à gauche, la distance d35 correspondra à la distance entre le milieu des sources 35a, 35b et le capteur de la caméra 32 ; et la distance d37 correspondra à la distance entre le milieu des sources 37a, 37b et le capteur de la caméra 33. Pour effectuer la mesure du braquage, on mémorise la valeur des angles f. et fd calculés lorsque la voiture est orientée, la direction centrée, et on obtient ensuite le braquage de chaque roue correspondante grâce à la variation des angles f. et fd respectivement. Un calcul simplifié permet de déterminer les variations angulaires de et de fd en fonction des variations angulaires des angles cg et cd observés respectivement par les caméras arrière 32 et 33, grâce aux équations suivantes pour un braquage à droite représenté sur la figure 2: ou grâce aux équations suivantes, pour un braquage à gauche partiellement représenté sur la figure 3 : dans lesquelles C34 à C37 sont des constantes pouvant être déterminées a partir de plusieurs mesures successives. Pour déterminer les paramètres des seconds membres de l'équation, on effectue plusieurs mesures successives dans des plages d'angle de braquage comprises entre 8 et 12 degrés, plages permettant simultanément la résolution des équations, et la mesure directe et le calcul à l'aide des caméras arrière 32 et 33. En résolvant les équations dans ces plages, on détermine les valeurs des rapports à et les constantes C34 à C37- Ensuite, on utilise ces valeurs ainsi déterminées pour effectuer des mesures dans des plages d'angles de braquage importants supérieurs à 12 degrés, correspondant à une interruption de mesure d'un moyen de mesure 30 ou 31, par exemple due à une interruption du faisceau émis par la caméra 30 en direction de la caméra 32 lors d'un braquage important à droite (figure 2). En effet, pour ces angles de braquage importants supérieurs à 12 degrés, faisceau émis par la caméra 30 ou 31 est interrompu, tandis que seules les mesures des angles sg lors d'un braquage à droite ou F-d lors d'un braquage à gauche peuvent être effectuées. deuxième mode de réalisation de l'invention est avantageux pour mesurer le braquage des roues de véhicules à quatre roues directrices, dont les roues arrière directrices sont aptes à braquer dans une plage angulaire faible. Dans le cas de la figure 2, l'équation peut être résolue en fg pour fournir la valeur de l'angle f. correspondant, et braquage de la roue gauche 21, est obtenu comme égal à la variation de fg entre la valeur actuelle calculée grâce à cette équation et la valeur correspondant à une disposition de la voiture en ligne droite avec sa direction centrée. Pour obtenir le braquage de la roue droite sur la figure 2, on utilise manière analogue la relation pour trouver l'angle fd et pour déterminer le braquage de la roue avant droite comme variation de l'angle fd entre la valeur actuelle calculée et la valeur correspondant à une disposition de la voiture en ligne droite avec sa direction centrée. Dans le cas de la figure 3, on procéderait de manière analogue pour braquage a gauche à partir des équations (5) et (6). Ainsi, grâce à l'invention, il suffit de disposer au moins une source d'émission lumineuse en extrémité de bras, dans une position rendant cette source visible par caméra arrière correspondante lors d'un braquage important, pour pouvoir déterminer avec précision les braquages de chaque roue, sans utiliser de moyens de mesure additionnels. Avantageusement, on utilise comme sources d'émission lumineuse des diodes electroluminescentes (DEL) ; mais on pourrait également utiliser toutes autres sources d'émission lumineuse sans sortir du cadre de présente invention, notamment des sources d'émission passive du genre rétroréflecteur ou toute autre source. L'essentiel est que la source d'émission lumineuse puisse dans le cas d'une source unique être reconnue clairement par la caméra arrière correspondante, ou que paire de sources d'émission lumineuse utilisée dans le deuxième mode préféré de réalisation de l'invention puisse être différenciée clairement de l'autre paire de sources d'émission lumineuse non utilisée lors d'un braquage particulier. Cette différenciation ou discrimination de paires de sources d'émission lumineuse peut être réalisée de manière simple, soit par un allumage séquentiel dans le cas d'une source active, soit par une occultation des sources à ne pas utiliser lors du braquage correspondant. L'invention décrite en référence à deux modes de réalisation particuliers n'y est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation de l'invention . Un nombre quelconque sources d'émission lumineuse peut notamment être utilisé, par exemple trois sources d'émission lumineuse disposées en triangle ou toute autre disposition évitant une confusion des sources d'émission lumineuse ou un croisement de leurs faisceaux. L'invention s'étend également à toutes les variantes de réalisation dans lesquelles des constantes ou paramètres géométriques (angles ou distances) de roue gauche et de roue droite sont égaux ou voisins. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de géométrie de roues de véhicule, du type comportant un moyen de mesure (10-13,30-33) d'angle d'orientation de roue 1-4) monté sur chaque roue de véhicule, caractérisé en ce que le dispositif comporte au moins une source (14.15 ;34a.34b.35a.35b.36a.36b.37a.37b) d'émission lumineuse solidarisée ' une roue avant (1.2 ;21.22) du véhicule, dans une position apte ' être détectée continûment dans une plage étendue d'angles de braquage par un moyen de mesure (1 2. 3 ;32.33) monté sur une roue arrière (3.4 23.24). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une dite source (14.15 ;34a.34b.35a.35b.36a.36b.37a.37b) d'émission lumineuse est une source active, par exemple une diode électroluminescente (DEL). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une dite source d'émission lumineuse est une source passive, par exemple un rétroréflecteur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source (14.15 ;34a.34b.35a.35b.36a.36b.37a.37b) d'émission lumineuse est montée sur un bras portant un moyen de mesure d'orientation de roue avant (1.2 ;21.22) et en ce que ledit moyen de mesure et ladite source (14.15 ;34a.34b.35a.35b.36a.36b.37a.37b.) d'émission lumineuse sont positionnés de manière à émettre deux faisceaux lumineux distincts en direction du moyen de mesure (1 2. ;32.33) monté sur la roue arrière (3.4 ;23.24), de manière à déterminer des paramètres reliant la position de ladite source (14.15 ;34a 35a.35b.36a.36b.37a.37b) d'émission lumineuse à la valeur de l'angle de braquage de cette roue avant (1.2 ;21.22). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits deux faisceaux lumineux distincts sont captés par le moyen de mesure (12.13 ;32.33) monté sur la roue arrière (3.4 ;23.24) dans une plage d'angles de braquage comprise environ entre 8 et 12 degrés d'angle. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que les paramètres reliant la position de ladite source (14.15 ;34a.34b.35a.35b.36a.36b.37a.37b) d'émission lumineuse à la valeur de l'angle de braquage de cette roue avant (1.2 ;21.22) sont utilisés pour déterminer angle de braquage dans une plage d'angles de braquage comprise entre 12 degrés d'angle une valeur maximale de braquage. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comporte au moins une paire (34a.34b.35a.35b. 36a.36b.37a.37b) de sources d'émission lumineuse solidarisée à une roue avant (21 ou 22) du véhicule, dans une position apte à être détectée continûment dans une plage étendue d'angles de braquage par un moyen de mesure (32 ou 33) monté une roue arrière (23 ou 24). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paire (34a.34b.35a.35b. ou 36a.36b.37a.37b) de sources d'émission lumineuse est vue le moyen de mesure (32 ou 33) monté sur la roue arrière (23 ou 24), sous un angle dont la variation est reliée à la variation de l'angle de braquage par une équation, dont les paramètres sont déterminables dans une plage de réception par cedit moyen de mesure (32 ou 33) de plusieurs faisceaux lumineux émis respectivement par ladite paire (34a.34b.35a.35b.ou 36a.36b.37a.37b) et par un moyen de mesure monté sur la roue avant (21 ou 22) portant ladite paire (34a.34b.35a.35b.ou 36a.36b.37a.37b). 9. Dispositif selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que la paire de sources d'émission lumineuse est détectée par ledit moyen de mesure (32 ou33) monté sur la roue arrière (23 ou 24) et que la variation de cette détection est utilisée pour déterminer l'angle de braquage de la roue avant (21 ou 22) portant ladite paire (34a.34b.35a.35b.ou 36a.36b.37a.37b) de sources d'émission lumineuse. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comporte au moins un bras de mesure monté sur une roue avant (21 ou 22) et portant au moins une paire (34a.34.35a.35b.ou 36a.36b.37a.37b.) de sources d'émission lumineuse.