Brevet FR2945619A1 — publié le 20101119

PROCEDE DE CONTROLE GEOMETRIQUE TRIDIMENSIONNEL D'UNE CAISSE DE VEHICULE La présente invention est relative à un procédé et un dispositif de 5 contrôle géométrique tridimensionnel d'une caisse de véhicule. Des procédés de métrologie industrielle sont généralement employés, notamment dans l'industrie automobile, afin de vérifier la conformité géométrique de pièces mécaniques à assembler et par là-même d'assurer le contrôle de la qualité de fabrication du véhicule. A cet égard, le contrôle 10 géométrique tridimensionnel permet l'obtention de la topographie d'ensembles de points appartenant à la caisse du véhicule. II est notamment connu d'utiliser des capteurs à faible champ - généralement des capteurs à triangulation laser - dans des procédés de contrôle géométrique tridimensionnel. Chaque capteur à faible champ capture, 15 lors de chaque acquisition, une image bidimensionnelle de l'ensemble de points contenus dans la trace de mesure. Ensuite, les coordonnées tridimensionnelles de l'ensemble de points sont classiquement calculées par triangulation. Ces capteurs à faible champ peuvent être montés fixes ou embarqués sur des robots. 20 Cette solution présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, dans le cas de capteurs à faible champ montés fixes, chaque trace de mesure nécessite l'utilisation d'un capteur. Ainsi, le coût d'investissement croît linéairement avec le nombre de traces de mesure à effectuer. D'autre part, cette solution n'est pas pérenne car toute modification géométrique de l'entité à 25 mesurer - par exemple un nouveau modèle de véhicule - conduit généralement à un ajout de capteurs et/ou à une modification de l'emplacement des capteurs préexistants. Ce réaménagement des capteurs peut devenir par ailleurs très couteux, car nécessitant une reprise d'études, de nouveaux essais de validation et une intervention sur la ligne de production. 30 Dans le cas de capteurs à faible champ embarqués sur des robots, outre le coût d'achat d'un robot, plusieurs contraintes de mise en oeuvre apparaissent comme l'isolation du support des robots afin de limiter les vibrations et assurer une qualité de capture d'images satisfaisante. De plus, les robots subissent des phénomènes de dérive thermique, nécessitant l'utilisation 35 additionnelle de dispositifs de surveillance et de compensation thermique. Enfin, toute modification géométrique de l'entité à mesurer nécessite la reprise complète des trajectoires des robots. La présente invention a pour objet de remédier en tout ou partie aux inconvénients précités et consiste à cet effet en un procédé de contrôle géométrique tridimensionnel d'une caisse de véhicule, ladite caisse comportant au moins un premier ensemble présentant une faible densité de points ; au moins un deuxième ensemble présentant une forte densité de points ; ledit procédé comprenant les étapes consistant à : (a) immobiliser la caisse dans une position de référence géométrique ; (b) agencer une pluralité de capteurs à faible champ de manière à capturer des images bidimensionnelles du premier ensemble ; (c) acquérir les images bidimensionnelles du premier ensemble capturées lors de l'étape (b) ; (d) calculer les coordonnées tridimensionnelles du premier ensemble à partir des images bidimensionnelles acquises lors de l'étape (c) ; ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à : (e) agencer une pluralité de capteurs à large champ de manière à capturer des images bidimensionnelles du deuxième ensemble ; (f) acquérir les images bidimensionnelles du deuxième ensemble capturées lors de l'étape (e) ; calculer les coordonnées tridimensionnelles du deuxième ensemble à partir des images bidimensionnelles acquises lors de l'étape (f). Le procédé selon la présente invention combine une pluralité de capteurs à faible champ avec une pluralité de capteurs à large champ. Par large champ, on entend un champ visuel linéaire de l'ordre de un mètre sur un mètre pour une distance de travail de l'ordre d'un mètre. Par faible champ, on entend un champ visuel linéaire typique de quelques centimètres sur quelques centimètres pour une distance de travail pouvant varier de quelques centimètres à au-delà d'un mètre. Les capteurs à faible champ sont conservés pour capturer les images bidimensionnelles d'un premier ensemble de la caisse possédant une faible densité de points. Par faible densité de points, on entend que la trace de mesure, regroupant les points à mesurer du premier ensemble de la caisse, définit une zone spatialement peu étendue - de l'ordre du centimètre carré - et éventuellement difficilement accessible. A contrario, les capteurs à large champ sont utilisés pour capturer les images bidimensionnelles d'un second ensemble de la caisse possédant une forte densité de points c'est-à-dire que la trace de mesure, regroupant les points à mesurer du second ensemble de la caisse, définit une zone spatialement étendue - de l'ordre du mètre carré - . L'utilisation de capteurs à large champ permet ainsi de s'affranchir de l'utilisation de capteurs à faible champ embarqués sur des robots. En outre, cette solution apparaît pérenne car ne nécessitant pas de nouvelles implantations de capteurs lors d'une modification géométrique de l'entité à mesurer. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, le calcul des coordonnées tridimensionnelles du premier ensemble est réalisé par 10 triangulation. Selon un autre mode de mise en oeuvre, le calcul des coordonnées tridimensionnelles du deuxième ensemble est réalisé par photogrammétrie et/ou stéréoscopie. Avantageusement, le procédé comporte une étape supplémentaire 15 consistant à éclairer localement certains points de la caisse de manière à améliorer la qualité de la capture d'images bidimensionnelles respectivement par la pluralité de capteurs à faible champ et par la pluralité de capteurs à large champ. Selon une caractéristique, le procédé comporte une étape 20 supplémentaire consistant à traiter les images bidimensionnelles acquises respectivement du premier ensemble et du deuxième ensemble, afin d'extraire certains points remarquables tels que le centre de gravité. Préférentiellement, la pluralité de capteurs à faible champ comporte au moins un capteur à triangulation laser. 25 La présente invention se rapporte également à un dispositif pour le contrôle géométrique tridimensionnel d'une caisse de véhicule, ladite caisse comportant au moins un premier ensemble présentant une faible densité de points ; au moins un deuxième ensemble présentant une forte densité de points ; ledit dispositif comprenant des moyens d'immobilisation de la caisse ; 30 une pluralité de capteurs à faible champ agencée pour capturer des images bidimensionnelles du premier ensemble ; des moyens de calcul des coordonnées tridimensionnelles du premier ensemble ; et étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pluralité de capteurs à large champ agencée pour capturer des images bidimensionnelles du deuxième ensemble et des 35 moyens de calcul des coordonnées tridimensionnelles du second ensemble. Selon un mode de réalisation de l'invention, les coordonnées tridimensionnelles du premier ensemble sont calculées par des moyens de calcul par triangulation. Selon un autre mode de réalisation, les coordonnées 5 tridimensionnelles du deuxième ensemble sont calculées par des moyens de calcul par photogrammétrie et/ou stéréoscopie. Avantageusement, le dispositif comporte en outre des sources d'éclairage de la caisse de manière à améliorer la qualité de la capture d'images bidimensionnelles respectivement par la pluralité de capteurs à faible 10 champ et par la pluralité de capteurs à large champ. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue de dessus d'une caisse de véhicule 15 équipée d'un dispositif selon la présente invention ; - la figure 2 est une vue de face de la face avant de la caisse de véhicule représentée à la figure 1. Le dispositif illustré aux figures 1 et 2 pour le contrôle géométrique tridimensionnel d'une caisse 1 de véhicule comporte une pluralité de capteurs 20 à faible champ 2 - de type capteurs à triangulation laser - ainsi qu'une pluralité de capteurs à large champ 3. Le ratio entre le nombre de capteurs à large champ 3 et le nombre de capteurs à faible champ 2 est de quatre. Quatre capteurs à faible champ 2 sont disposés sous la caisse 1 du véhicule tandis que seize capteurs à large champ 3 sont ménagés 25 sensiblement uniformément autour de la caisse 1. Par ailleurs, six sources d'éclairage 4 de la caisse 1 sont également ménagées autour de cette dernière. La pluralité de capteurs à faible champ 2 est ménagée à proximité d'un premier ensemble de la caisse 1 présentant une faible densité de points, 30 de manière à ce que la pluralité de capteurs à faible champ 2 permette de capturer des images bidimensionnelles du premier ensemble. La pluralité de capteurs à large champ 3 est ménagée autour d'un deuxième ensemble de la caisse 1 présentant une forte densité de points de manière à ce que la pluralité de capteurs à large champ 2 permette de capturer 35 des images bidimensionnelles du deuxième ensemble. Les sources d'éclairage 4 de la caisse 1 permettent d'améliorer la qualité de la capture d'images bidimensionnelles par les capteurs à faible champ 2 et les capteurs à large champ 3. Sur les figures 1 et 2, l'emplacement des sources d'éclairage contribue uniquement à l'amélioration de la qualité de la capture d'images pour les capteurs à large champ 3. Le calcul des coordonnées tridimensionnelles des points constituant le premier ensemble s'effectue classiquement par triangulation. Le calcul des coordonnées tridimensionnelles du second ensemble s'effectue par des méthodes de photogrammétrie et/ou stéréoscopie. Les méthodes de stéréoscopie sont utilisées lorsque les coordonnées tridimensionnelles sont calculées à partir d'images bidimensionnelles capturées par exactement deux capteurs à large champ 2. Les méthodes de photogrammétrie sont, quant à elles, utilisées lorsque les coordonnées tridimensionnelles sont calculées à partir d'images bidimensionnelles capturées par au moins deux capteurs à large champ 2. L'immobilisation de la caisse dans une position de référence géométrique permet d'assurer la répétabilité du procédé. Bien entendu, l'exemple de réalisation évoqué ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif, et d'autres détails et améliorations peuvent être apportés au procédé et au dispositif selon l'invention, sans pour autant sortir du cadre de l'invention où d'autres formes du procédé et du dispositif peuvent être réalisées. 5 10 15 20 30 REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle géométrique tridimensionnel d'une caisse (1) de véhicule, ladite caisse (1) comportant : •au moins un premier ensemble présentant une faible densité de points ; • au moins un deuxième ensemble présentant une forte densité de points ; ledit dispositif comprenant les étapes consistant à : (a) immobiliser la caisse (1) dans une position de référence géométrique ; (b) agencer une pluralité de capteurs à faible champ (2) de manière à capturer des images bidimensionnelles du premier ensemble ; (c) acquérir les images bidimensionnelles du premier ensemble capturées lors de l'étape (b) ; (d) calculer les coordonnées tridimensionnelles du premier ensemble à partir des images bidimensionnelles acquises lors de l'étape (c) ; ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à : (e) agencer une pluralité de capteurs à large champ (3) de manière à capturer des images bidimensionnelles du deuxième ensemble ; (f) acquérir les images bidimensionnelles du deuxième ensemble capturées lors de l'étape (e) ; (g) calculer les coordonnées tridimensionnelles du deuxième ensemble à partir des images bidimensionnelles acquises lors de l'étape (f) ; 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le calcul des coordonnées tridimensionnelles du premier ensemble est réalisé par triangulation ; 35 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le calcul des coordonnées tridimensionnelles du deuxième ensemble est réalisé par photogrammétrie et/ou stéréoscopie. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant une étape supplémentaire consistant à éclairer localement certains points de la caisse. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant une étape supplémentaire consistant à traiter les images bidimensionnelles acquises respectivement du premier ensemble et du deuxième ensemble, afin d'extraire certains points remarquables tels que le centre de gravité. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la pluralité de capteurs à faible champ (2) comporte au moins un capteur à triangulation laser. 7. Dispositif pour le contrôle géométrique tridimensionnel d'une caisse (1) de véhicule, ladite caisse (1) comportant : •au moins un premier ensemble présentant une faible densité de points ; •au moins un deuxième ensemble présentant une forte densité de points ; ledit dispositif comprenant : • des moyens d'immobilisation de la caisse ; • une pluralité de capteurs à faible champ (2) agencée pour capturer des images bidimensionnelles du premier ensemble ; • des moyens de calcul des coordonnées tridimensionnelles du premier ensemble ; et étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pluralité de capteurs à large champ (3) agencée pour capturer des images bidimensionnelles du deuxième ensemble et des moyens de calcul des coordonnées tridimensionnelles du deuxième ensemble. 25 30 35 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel les coordonnées tridimensionnelles du premier ensemble sont calculées par des moyens de calcul par triangulation. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, dans lequel les coordonnées tridimensionnelles du deuxième ensemble sont calculées par des moyens de calcul par photogrammétrie et/ou stéréoscopie. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, comportant en outre des sources d'éclairage (4) de la caisse.