Brevet FR2939219A1 — publié le 20100604

Dispositif d'interface homme-machine à détection acoustique et véhicule automobile comprenant un tel dispositif La présente invention concerne un dispositif d'interface homme-machine, du type comprenant une interface, au moins un capteur pour mesurer des signaux acoustiques se propageant dans l'interface, une unité de traitement pour détecter des interactions d'un utilisateur avec l'interface par comparaison de signaux de mesure fournis par le ou chaque capteur avec des signaux de référence préenregistrés. FR 2 863 070 décrit un dispositif d'interface homme-machine du type précité. Ce dispositif est adapté pour détecter essentiellement des impacts sur l'interface. Un but de l'invention est de proposer un dispositif d'interface homme-machine permettant de détecter une plus grande variété d'interactions avec l'interface. A cet effet, l'invention propose un dispositif d'interface homme-machine du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un émetteur acoustique pour générer un signal acoustique d'excitation à l'intérieur de l'interface pendant la détection des interactions. Selon d'autres modes de réalisation, l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'émetteur est un émetteur d'ultrasons ; - il comprend plusieurs capteurs acoustiques ; - l'interface comprend un panneau d'habillage intérieur d'un véhicule automobile ; - le panneau est un panneau d'une planche de bord. L'invention concerne également un habillage intérieur de véhicule automobile comprenant un dispositif d'interface homme-machine tel que défini ci-dessus. L'invention concerne encore un véhicule automobile comprenant un habillage intérieur, notamment une planche de bord, comprenant un dispositif d'interface homme-machine tel que défini ci-dessus. L'invention concerne aussi un procédé de détection d'interactions d'un utilisateur avec une interface, comprenant : - une étape d'enregistrement de signaux de référence, dans laquelle on génère un signal acoustique d'excitation à l'intérieur de l'interface, on interagit avec l'interface selon des interactions prédéfinies, et on enregistre des signaux de référence correspondants aux signaux de mesure fournis par au moins un capteur acoustique disposé pour mesurer des signaux acoustiques se propageant dans l'interface, du fait du signal acoustique d'excitation et des interactions ; et - une étape de détection d'interactions, dans laquelle on génère le signal acoustique d'excitation dans l'interface à l'aide d'au moins un émetteur acoustique et on compare les signaux de mesure fournis par le ou chaque capteur acoustique avec les signaux de référence préenregistrés pour détecter des interactions avec l'interface. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique de face d'une planche de bord d'un véhicule automobile, comprenant un dispositif d'interface homme-machine conforme à l'invention ; - la Figures 2 est une vue schématique en coupe selon II-II sur la Figure 1 du dispositif d'interface homme-machine ; et - les Figures 3 à 6 sont des graphiques illustrant de façon schématique des signaux de mesures fournis par un capteur acoustique du dispositif d'interface homme-machine. Tel que représenté sur la Figure 1, le véhicule 2 automobile comprend une planche de bord 4 possédant un dispositif d'interface homme-machine 6 permettant à un utilisateur de commander certains organes fonctionnels du véhicule 2 en interagissant avec une interface 8 du dispositif d'interface homme-machine 6. Les organes fonctionnels sont par exemple, un système audio, un système de ventilation, de chauffage et de climatisation (HVAC), un système de localisation géographique (type GPS), un ordinateur de bord... L'interface 8 permet à un utilisateur d'interagir avec le dispositif d'interface homme-machine 6. Dans l'exemple illustré, l'interface 8 comprend un panneau 10 d'habillage intérieur du véhicule 2 définissant une console centrale de la planche de bord 4. L'interface 8 est munie de zones d'interaction 12, 14 tactiles réparties sur le panneau 10, sur lesquelles l'utilisateur peut interagir de façon tactile, par contact direct ou indirect, pour commander les organes fonctionnels. Les zones d'interaction 12, 14 sont définies sur le panneau 10. Chaque zone d'interaction 12, 14 est associée à au moins une instruction de commande d'un organe fonctionnel, destinée à être exécutée lorsqu'un utilisateur interagit avec la zone d'interaction 12, 14 suivant une interaction prédéfinie. Dans l'exemple illustré, le dispositif d'interface homme-machine 6 comprend plusieurs zones d'interaction en forme de boutons 12, et une zone d'interaction en forme de piste 14 rectiligne allongée. Tel que représentée sur la Figure 2, le panneau 10 est multicouche et comprend une armature 16 rigide, une garniture 18 souple recouvrant l'armature 16, et une peau d'aspect 20 souple recouvrant la garniture 18. La peau d'aspect 20 est la couche visible du panneau 10. Les zones d'interactions 12, 14 prévues sur la peau d'aspect 20 sont de préférence délimitées visuellement, par exemple à l'aide de pictogrammes dessinés ou gravés sur la surface externe de la peau d'aspect 20, à l'aide d'un rétroéclairage et/ou en ménageant des rainures 22 délimitant le contour des zones d'interaction 12, 14. Le dispositif d'interface homme-machine 6 comprend un dispositif de détection 24 pour détecter les interactions d'un utilisateur avec le panneau 10 et commander de façon correspondante les organes fonctionnels associés. Le dispositif de détection 24 comprend : - un capteur 26 acoustique pour mesurer les signaux acoustiques se propageant à l'intérieur du panneau 10 et fournir des signaux de mesure correspondants, - un émetteur 28 acoustique pour générer un signal acoustique d'excitation prédéterminé à l'intérieur du panneau 10, et - une unité de traitement 30 pour traiter les signaux de mesure fournis par le capteur 26 et émettre des instructions de commande vers les organes fonctionnels à la détection d'interactions prédéfinies avec le panneau 10. Le capteur 26 est disposé au dos du panneau 10, en contact avec l'armature 16. Le capteur 26 est masqué derrière le panneau 10. L'émetteur 28 est un émetteur d'ultrasons. Il est disposé au dos du panneau 10, en contact avec l'armature 16, à distance du capteur 26. L'émetteur 28 est préprogrammé ou commandé par l'unité de traitement 30 pour générer en fonctionnement un signal acoustique d'excitation à l'intérieur du panneau 10. Le signal acoustique d'excitation est avantageusement un signal acoustique constant, i.e. de fréquence et d'intensité constantes. L'unité de traitement 30 comprend une mémoire 32 dans laquelle sont préenregistrés des signaux de référence qui sont des signaux de mesure fournis par le capteur 26. Toute interaction tactile directe ou indirecte d'un utilisateur avec le panneau 10 modifie la transmission des signaux acoustiques à l'intérieur du panneau 10 entre l'émetteur 28 et le capteur 26. Les signaux de référence sont déterminés en générant le signal acoustique d'excitation dans le panneau 10, en interagissant avec le panneau 10 selon des interactions prédéfinies, et en enregistrant pour chaque interaction prédéfinie un signal de référence correspondant au signal mesuré par le capteur 26 du fait du signal acoustique d'excitation et de cette interaction. En fonctionnement, l'émetteur 28 génère à l'intérieur du panneau 10 le même signal acoustique d'excitation que celui utilisé pendant l'enregistrement des signaux de référence. Le capteur 26 transmet des signaux de mesure vers l'unité de traitement 30. L'unité de traitement 30 compare en permanence les signaux de mesure fournis par le capteur 26 avec les signaux de référence préenregistrés dans la mémoire 32. En l'absence d'interaction avec le panneau 10, le capteur 26 fournit un signal de mesure nominal. Si le signal de mesure fourni par le capteur 26 correspond au signal de mesure nominal, cela signifie qu'aucune interaction avec le panneau 10 n'est effectuée. Si le capteur 26 fournit des signaux de mesure différents du signal de mesure nominal, mais qu'aucun de ces signaux de mesure ne correspond à un signal de référence, cela signifie qu'aucun utilisateur n'interagit avec le panneau 10 selon une des interactions prédéfinies. L'unité de traitement 30 n'envoie aucun signal de commande aux organes fonctionnels. En option, l'unité de traitement 30 envoie un signal de commande vers un organe fonctionnel pour l'émission d'un signal d'erreur perceptible par l'utilisateur (par exemple un signal acoustique ou visuel) pour lui indiquer qu'il n'interagit pas correctement avec le panneau 10. Si un signal de mesure fourni par le capteur 26 correspond à un signal de référence préenregistré dans la mémoire 32, l'unité de traitement 30 détermine l'interaction associée, et transmet à l'organe fonctionnel associé l'instruction correspondante. L'utilisation d'un signal acoustique d'excitation permet la détection d'interactions variées, et notamment d'interactions générant en elles-mêmes peu d'énergie acoustique. Des interactions possibles avec le panneau 10 sont, à titre non limitatif : un impact sur une zone du panneau 10 (par ex. en frappant le panneau 10 à l'aide du doigt), un contact avec une zone du panneau 10, le déplacement d'un ou plusieurs points de contact dans une zone du panneau 10, une variation de pression de contact exercée sur une zone du panneau... Les Figures 3 à 6 sont des graphiques illustrant des signaux de mesure fournis par le capteur 26 (ordonnées) en fonction du temps (abscisses). Le capteur 26 mesure par exemple l'intensité acoustique en dB. La Figure 3 illustre le signal de mesure fourni par le capteur 26 lorsque l'émetteur 28 génère le signal acoustique d'excitation dans le panneau 10, en l'absence d'interaction avec le panneau 10. Il s'agit donc du signal de mesure nominal. La Figure 4 illustre un exemple de signal de mesure fourni par le capteur 26 en cas d'impact sur une zone déterminée du panneau 10 à un instant Ti. L'impact génère à partir de l'instant Ti des ondulations autour du signal de mesure nominal. La Figure 5 illustre un exemple de signal de mesure fourni par le capteur 26 en cas de contact sur une zone déterminée du panneau 10, entre un instant T2 et un instant T3. Le contact génère de faibles oscillations autour du signal de mesure nominal du fait du léger impact initial, puis une atténuation du signal de mesure nominal, du fait que le simple contact, par exemple d'un doigt, sur le panneau 10, absorbe une partie de l'énergie acoustique du signal d'excitation acoustique. L'atténuation dépend de la position de la zone de contact par rapport à l'émetteur et au capteur. Le dispositif de détection 24 permet non seulement de détecter la zone contact, et aussi la durée du contact, le signal de mesure revenant au signal de mesure nominal à la fin du contact. La Figure 6 illustre un exemple de signal de mesure fourni par le capteur 26 en cas de contact sur une zone déterminée du panneau 10, avec une pression de contact croissante à partir d'un instant T4. Le signal de mesure comprend des faibles ondulations à partir de l'instant T4, correspondant au léger impact initial du contact, puis une diminution de l'intensité du signal avec l'augmentation de la pression. Ceci tient au fait que l'augmentation de la pression exercée provoque une absorption croissante de l'énergie acoustique par l'objet exerçant la pression. Une autre interaction possible est le déplacement d'un doigt sur le panneau 10, par exemple le long de la piste 14 (Figure 1). Une telle interaction génère dans le panneau 10 un signal acoustique dont l'intensité au niveau du capteur 26 varie selon que le doigt se rapproche ou s'éloigne du capteur 26. Le capteur 26 fournit alors un signal de mesure correspondant au signal acoustique généré par cette interaction, superposé au signal de mesure nominal atténué du fait du contact du doigt sur le panneau 10. Il serait difficile de mesurer un simple contact, la durée de contact, ou une variation de pression par une détection acoustique � passive � reposant sur la simple détection des signaux acoustiques, sans signal acoustique d'excitation, car ces interactions ne génèrent pas ou peu d'énergie acoustique. En revanche la détection acoustique � active � utilisant un signal acoustique d'excitation rend possible la détection de ce type d'interactions sur la base des variations de l'énergie acoustique transmise. Le signal acoustique d'excitation permet également de détecter les interactions avec plus de précision, du fait qu'il se superpose aux signaux acoustiques générés par les interactions, comme dans l'exemple précité du déplacement d'un point de contact sur le panneau. L'utilisation d'un émetteur d'ultrasons évite de générer des signaux acoustiques qui seraient audibles par un utilisateur. Dans l'exemple illustré, le dispositif d'interface homme-machine comprend un seul capteur et un seul émetteur. En variante, le dispositif d'interface homme-machine comprend plusieurs capteurs et/ou plusieurs émetteurs pour améliorer la précision de la détection des interactions. Les zones tactiles d'interaction peuvent prendre des formes diverses, telle qu'un bouton, qu'une piste rectiligne ou curviligne, notamment circulaire, un pavé tactile... Le panneau multicouche comprenant une couche intermédiaire souple permet d'obtenir un toucher agréable. En variante, le panneau peut bien entendu comprendre un nombre de couche différent, par exemple une ou deux couches. Le panneau peut par ailleurs posséder un toucher différent. Ainsi, le panneau peut être en bois ou en métal, ou comprendre une couche superficielle en bois ou en métal. L'invention s'applique aux planches de bord de véhicule automobile, et de manière plus générale, à tout habillage intérieur de véhicule automobile, tel qu'un accoudoir de portière. REVENDICATIONS1.- Dispositif d'interface homme-machine, du type comprenant une interface (8), au moins un capteur (26) pour mesurer des signaux acoustiques se propageant dans l'interface, une unité de traitement (30) pour détecter des interactions d'un utilisateur avec l'interface (8) par comparaison de signaux de mesure fournis par le ou chaque capteur (26) avec des signaux de référence préenregistrés, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un émetteur (28) acoustique pour générer un signal acoustique d'excitation à l'intérieur de l'interface (8) pendant la détection des interactions. 2.- Dispositif d'interface homme-machine selon la revendication 1, dans lequel l'émetteur (28) est un émetteur d'ultrasons. 3.- Dispositif d'interface homme-machine selon la revendication 1 ou 2, comprenant plusieurs capteurs acoustiques (26). 4.- Dispositif d'interface homme-machine selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'interface (8) comprend un panneau (10) d'habillage intérieur d'un véhicule automobile. 5.- Dispositif d'interface homme-machine selon la revendication 4, dans lequel le panneau (10) est un panneau d'une planche de bord (4). 6.- Habillage intérieur de véhicule automobile comprenant un dispositif d'interface homme-machine selon l'une quelconque des revendications précédentes. 7.- Véhicule automobile comprenant un habillage intérieur, notamment une planche de bord, comprenant un dispositif d'interface homme-machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 8.- Procédé de détection d'interactions d'un utilisateur avec une interface (8), comprenant : - une étape d'enregistrement de signaux de référence, dans laquelle on génère un signal acoustique d'excitation à l'intérieur de l'interface (8), on interagit avec l'interface (8) selon des interactions prédéfinies, et on enregistre des signaux de référence correspondants aux signaux de mesure fournis par au moins un capteur acoustique (26) disposé pour mesurer des signaux acoustiques sepropageant dans l'interface, du fait du signal acoustique d'excitation et des interactions ; et - une étape de détection d'interactions, dans laquelle on génère le signal acoustique d'excitation dans l'interface (8) à l'aide d'au moins un émetteur acoustique (28) et on compare les signaux de mesure fournis par le ou chaque capteur acoustique (26) avec les signaux de référence préenregistrés pour détecter des interactions avec l'interface (8).