Brevet FR2972549A1 — publié le 20120914

PROCEDE D'AUTOMATISATION DU CALCUL DE POSITIONNEMENT D'UN MANNEQUIN DE CHOC DANS UN VEHICULE La présente invention concerne un procédé d'automatisation du calcul de positionnement d'un mannequin de choc dans un véhicule pour intégration dans un logiciel de modélisation par éléments finis. Un tel procédé d'automatisation est connu de la demande de brevet 10 américain US 2009/008 90 16 Al. Ce procédé décrit dans la demande de brevet américain mentionnée ci-dessus est assez complexe car le mannequin utilisé est conçu en trois dimensions et chaque liaison est dépendante d'un repère 15 local spécifique en trois dimensions. Chaque liaison est mécanique afin de calculer des efforts ou des moments, à la cheville par exemple. En outre, les masses et inerties doivent être recalculées en permanence. Aussi d'autres procédés d'automatisation connus par le déposant sont assez complexes et leurs évaluations numériques prennent beaucoup de temps. 25 Ainsi, le logiciel de pré-traitement OPTIMA® permet de générer des calculs de choc en utilisant le code de calcul Radioss®. La mise en position des mannequins est fastidieuse. Une dizaine d'opérations unitaires est nécessaire afin de faire les transformations géométriques, par exemple des jambes, pour positionner correctement les pieds sur le 30 repose pieds et la pédale d'accélérateur. Ces opérations sont imprécises et demandent à chaque étape de saisir les centres de rotation, les axes et les angles de rotation. 20 C'est le but de la présente invention de proposer un procédé d'automatisation du calcul de positionnement d'un mannequin de choc dans un véhicule qui permette un gain de temps de l'ordre de grandeur de 900/0 sur l'étape de la mise en position des mannequins pour les évaluations numériques en sécurité secondaire par rapport aux procédés connus jusqu'à ce jour et qui permette d'améliorer la précision de cette mise en position. C'est donc l'objet de la présente invention de proposer un procédé d'automatisation du calcul de positionnement d'un mannequin de choc dans un véhicule, pour l'intégration dans un logiciel de modélisation par éléments finis selon les étapes suivantes: 1 saisie des informations nécessaires au positionnement sur un 15 tableur; 2 recherche des transformations géométriques des membres avec un algorithme pour atteindre une position proche de la position souhaitée; 3 optimisation de la position avec un logiciel d'optimisation; 20 4 écriture d'un script d'automatisation pour un logiciel de pré- traitement; et 5 exécution du script. Selon un mode de réalisation préféré, l'algorithme pour atteindre 25 une position proche de la position souhaitée comprend la récupération des angles de changement d'inclinaison des membres pivotés autour d'au moins une de leurs articulations en utilisant les formules d'AL KASHI. 30 Selon un mode de réalisation préféré, pour la récupération de la position cible des points talons dans un repère globale dont ses axes Y et Z sont pour ce calcul centrés autour des points de rotation, on effectue la procédure suivante: - rotation autour de l'axe Y hanche; - rotation autour de l'axe Y genou; et 5 - rotation autour de l'axe Z hanche. De préférence, les angles à récupérer pour la détermination de la position ciblée du point talon sont les angles de changement d'inclinaison hanche Ay et genou Ay qui sont calculés à partir des angles 10 internes des deux triangles formés par les trois points: hanche, genou, talon dans les positions initiales et finales en utilisant les formules d'AL KASHI suivantes: aa+ba-ca y = arccos 2ab où a, b et c sont les trois côtés du triangle et y est l'angle cherché. De préférence, le tableur et le logiciel d'optimisation sont des 20 logiciels élaborés sur la base d'un logiciel EXCEL®. De préférence, le logiciel de pré-traitement est un logiciel OPTIMA®. 25 Encore de préférence, le logiciel de modélisation par éléments finis est un logiciel Radioss®. Avantageusement, les bras et les jambes du mannequin sont conçus dans un plan. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement 15 30 limitatif en référence à la figure unique annexée, qui montre schématiquement le positionnement d'un talon selon le procédé de l'invention. L'invention sera expliquée plus en détail en décrivant comme exemple le positionnement d'un pied du mannequin de choc sur le repose-pied ou la pédale accélérateur. La figure montre schématiquement le positionnement initial et final 10 d'une jambe d'un mannequin de choc dans un système de repère global. Dans la première étape, on saisit des informations nécessaires au positionnement du point H du mannequin qui se trouve dans la hanche au centre du bassin et la position du point T qui représente le talon sur 15 un tableur, par exemple le logiciel EXCEL®. Ensuite, dans l'étape 2, on recherche des transformations géométriques de la jambe grâce à un algorithme pour atteindre une position proche de la destination souhaitée. Cet algorithme va être décrit plus en détail ultérieurement. 20 Ensuite, dans l'étape 3, on optimise la position avec un logiciel d'optimisation, qui peut être également être déduit du logiciel EXCEL®. Dans l'étape 4, l'écriture du script d'automatisation suit pour le logiciel de pré-traitement qui est un logiciel OPTIMA®, dans ce mode de 25 réalisation. Finalement, on exécute ce script dans l'étape 5. L'algorithme pour atteindre une position cible se présente en 30 principe de la façon suivante. Pour atteindre la position cible du point talon, on effectue une rotation autour du point H (Y hanche), ensuite une rotation autour du point d'articulation G (Y genou) et finalement, on effectue une rotation autour de l'axe Z hanche. Les axes Y et Z sont pour ce calcul les axes du repère global centrés autour des points de rotation (hanche et genou). Le diagramme montre deux triangles entre les points H, G et Ti pour la position initiale et H, G', Tf pour la position finale. Ces triangles sont formés par le tibia et le fémur du mannequin. Les angles à récupérer sont AyHanche et AyGenou. Ils sont calculés facilement à partir des angles internes des deux triangles initiaux et finaux en utilisant les formules d'AL KASHI. Le théorème d'AL KASHI, ou théorème de Pythagore généralisé est un théorème de géométrie couramment utilisé en trigonométrie, qui relie dans un triangle la longueur d'un côté à celui des deux autres et au cosinus de l'angle formé par ces deux côtés. I1 généralise ainsi le théorème de Pythagore à un triangle non rectangle. Ce théorème peut se résumer dans la formule aa+ba -ca y = arccos 2ab Dans un premier temps, ce mode de calcul est effectué dans un même plan afin de recaler les X et les Z du point talon puis la rotation 25 autour de Z centré sur la hanche afin de recaler le Y du point talon. L'application de cet algorithme en utilisant le théorème d'AL KASHI permet d'optimiser le processus de mise en position du mannequin. Le procédé selon l'invention permet de réaliser un gain de temps de l'ordre 30 de grandeur de 90 % sur la mise en position. On réduit alors le temps nécessaire qui était de 4 heures à une durée inférieure à 15 minutes environ. REVENDICATIONS1. Procédé de positionnement d'un mannequin de choc dans un véhicule comportant les étapes consistant à: 1 saisir des informations nécessaires au positionnement sur un tableur; 2 rechercher des transformations géométriques des membres 10 avec un algorithme pour atteindre une position proche de la position souhaitée; 3 optimiser la position avec un logiciel d'optimisation; 4 écrire un script d'automatisation pour un logiciel de pré-traitement; 15 5 exécuter le script pour l'intégration des données dans un logiciel de modélisation par éléments finis ; et 6 effectuer selon les résultats de la phase de modélisation la mise en position souhaitée des mannequins de choc. 20 2. Procédé de positionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'algorithme pour atteindre une position proche de la position souhaitée comprend la récupération des angles de changement d'inclinaison des membres pivotés autour d'au 25 moins une de leurs articulations en utilisant les formules d'AL KASHI. 3. Procédé de positionnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que pour la récupération de la position cible des points 30 talons dans un repère globale dont ses axes Y et Z sont pour ce calcul centrés autour des points de rotation, on effectue la procédure suivante: rotation autour de l'axe Y hanche; rotation autour de l'axe Y genou; et rotation autour de l'axe Z hanche. 4. Procédé de positionnement selon la revendication 3, caractérisé en ce que les angles à récupérer pour la détermination de la position cible du point talon sont les angles de changement d'inclinaison hanche Ay et genou Ay qui sont calculés à partir des angles internes des deux triangles formés par les trois points: hanche, genou, talon dans les positions initiales et finales en utilisant les formules d'AL KASHI suivantes: y = arccos a2 +bz -c2 2ab où a, b et c sont les trois côtés du triangle et y est l'angle cherché. 5. Procédé de positionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tableur et le logiciel d'optimisation sont des logiciels élaborés sur la base d'un logiciel EXCEL®. 6. Procédé de positionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logiciel de pré-traitement est un logiciel OPTIMA®. 7. Procédé de positionnement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le logiciel de 30 modélisation par éléments finis est un logiciel Radioss®. 8. Procédé de positionnement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les bras et les jambes du mannequin sont conçus dans un plan.