FR2658286A1 - Appareil de determination de la configuration d'un corps monte rotatif sur un arbre et procede associe. - Google Patents

Abstract

l'invention concerne un appareil, tel que par exemple un dispositif d'équilibrage de roue, possédant un arbre (12) servant au montage d'un corps rotatif, par exemple un ensemble jante-pneu (19, 21). Il comprend un moyen (26a, 26b) de projection de faisceau lumineux monté sur l'appareil et dirigé vers le corps placé sur l'arbre, un moyen optique servant à convertir le faisceau lumineux en un faisceau contenu sensiblement dans un seul plan, un moyen (28a, 28b) de détection de lumière qui est exposé à la lumière réfléchie par l'aire du corps frappée par le faisceau lumineux converti et servant à produire des signaux en fonction de l'aire frappée, et un moyen servant à recevoir lesdits signaux et produisant des données relatives à des emplacements du corps, à ses dimensions et à sa configuration matérielle.

Description

La présente invention concerne un appareil et un procédé de détermination

de la configuration physique d'un corps, ou d'une pièce, monté de façon à pouvoir effectuer un mouvement de rotation sur un axe, l'appareil comportant un moyen de projection de faisceau lumineux permettant de projeter un faisceau lumineux vers Le corps placé sur l'axe, et un moyen optique servant à convertir ce faisceau lumineux en un faisceau contenu sensiblement en un seul plan De plus, il comporte un moyen de détection de lumière, qui est exposé à la lumière réfléchie par la partie du corps frappée par le faisceau lumineux et qui sert à produire des signaux de

sortie en réponse à la lumière réfléchie reçue Au moyen de détec-

tion, est connecté un moyen qui sert à traiter les signaux de façon à produire des données relatives à la configuration du corps, telles que sa position, son orientation, sa taille, sa forme et, ou

bien, son alignement.

Le procédé selon l'invention permet de déterminer les

caractéristiques matérielles du corps, ou pièce, dont les particu-

larités géométriques générales sont connues, o le corps est monté de façon à pouvoir effectuer un mouvement de rotation sur un axe dans un système de coordonnées connu du corps Le procédé comprend l'opération consistant à diriger une nappe lumineuse plane vers le corps depuis une direction connue par rapport au système de coordonnées du corps En outre, le procédé comporte l'opération consistant à détecter l'incidence de la nappe lumineuse plane sur le corps depuis une direction connue par rapport à la direction connue de la nappe lumineuse plane De plus, le procédé comporte

l'opération consistant à transformer l'incidence détectée en posi-

tions discrètes dans le système de coordonnées connu du corps, de façon que les positions des particularités générales connues du

corps soient établies dans le système de coordonnées du corps.

La description suivante, conçue à titre d'illustration de

l'invention vise à donner une meilleure compréhension de ses carac-

téristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue simplifiée en élévation d'un système de mesure de déséquilibre qui peut être employé avec l'invention; la figure 2 est une vue simplifiée en perspective d'un équipement d'entretien d'automobile utilisant l'invention; la figure 3 est une vue simplifiée en perspective d'un tour d'usinage de disque de frein utilisant l'invention; la figure 4 est une vue simplifiée en perspective d'un dispositif d'équilibrage de roue utilisant l'invention; la figure 5 est une autre vue simplifiée en perspective d'un dispositif d'équilibrage de roue utilisant l'invention; la figure 6 est une vue simplifiée en perspective d'un

système de mesure de la bande de roulement d'un pneumatique utili-

sant l'invention; la figure 7 A est un schéma de principe montrant un mode de réalisation du projecteur selon l'invention; la figure 7 B est un schéma de principe d'un autre mode de réalisation du projecteur selon l'invention; la figure 8 A est un schéma de principe d'un mode de réalisation d'un détecteur de lumière utilisé dans l'invention; la figure 8 B est un schéma de principe d'un autre mode de réalisation d'un détecteur de lumière utilisé dans l'invention; la figure 9 est une vue en coupe en élévation d'une jante de roue de véhicule; la figure 10 A est un schéma de la vue observée par un détecteur de lumière selon l'invention; la figure l OB est un schéma d'une matrice photosensible utilisée dans l'invention; la figure 11 est un schéma de principe d'une section de détection de lumière et de calcul selon l'invention; la figure 12 est un autre schéma de principe de la section de réception de lumière et de calcul selon l'invention; la figure 13 est une vue en perspective d'un dispositif d'étalonnage pour l'invention; la figure 14 est une vue en perspective d'un autre ensemble d'étalonnage pour l'invention; et la figure 15 est un organigramme décrivant des fonctions de commande du programme mis en oeuvre par le processeur

du système.

L'invention qui va être décrite est généralement destinée à être utilisée dans L'équipement d'entretien des automobiles, bien

que d'autres emplois existent La description sera faite en rela-

tion avec des types particuliers d'équipements d'entretien d'auto-

mobiles, avec lesquels l'invention fonctionne Ces équipements com-

prennent les dispositifs d'équilibrage de roue de véhicule, les tours d'usinage de disque de frein d'automobile, et les dispositifs

d'alignement, ou réglage de parallélisme, de roues de véhicule.

Comme on peut le voir sur la figure 1 des dessins, un système 11 de mesure du déséquilibre d'une roue (non montée sur la voiture) est représenté, qui possède un arbre 12 de montage de roue rotatif monté sur des paliers 13 et 14 qui sont portés par un bâti 16 du dispositif d'équilibrage de roue Deux transducteurs de force 17 et 18 sont montés sur le bâti au voisinage de l'arbre, à une certaine distance axiale de celui-ci, aux emplacements des paliers 13 et 14 Les transducteurs de force sont mécaniquement couplés à

l'arbre et fournissent des signaux de sortie électriques pério-

diques qui sont indicatifs des forces de déséquilibre dynamique transmises par l'intermédiaire de l'arbre lorsque ce dernier est

entraîné en rotation La position angulaire de l'arbre est contrô-

lée par un codeur d'arbre (non représenté) au cours de chaque révo-

lution complète de l'arbre Les signaux de sortie des transducteurs sont ordinairement mis sous forme numérique, ou numérisés, dans un circuit électrique interne au dispositif d'équilibrage, et des calculs sont effectués sur les signaux numérisés afin de produire

des mesures des forces de déséquilibre pour chaque incrément angu-

Laire de l'arbre de rotation Le calcul des forces de déséquilibre nécessite que certaines mesures soient effectuées par rapport à l'emplacement o la jante 19 et le pneu 21 sont montés sur l'arbre 12 Les distances "a" et "b" sont connues, car on les obtient à

partir de la configuration matérielle du dispositif d'équilibrage.

On doit mesurer les distances "c" et "e" pour obtenir les emplace-

ments de positionnement des bords interne et externe de la jante de façon que des poids d'équilibrage puissent être appliqués à la jante pour déplacer le déséquilibre de l'ensemble jante et pneu qui a été mesuré lorsqu'on a fait tourner l'ensemble jante et pneu sur l'arbre 12 La largeur "d" de la jante est également nécessaire pour ces calculs et on voit qu'on peut facilement la calculer à

partir des quantités mesurées "e" et "c" Le système selon l'inven-

tion peut mesurer la position des emplacements interne et externe de la jante 19 par rapport à un système de coordonnées qui est lié à la structure de la machine d'équilibrage 11 Dans le cas illustré sur la figure 1, l'emplacement du bord externe de la jante est mesuré à partir du plan Pl comme constituant la distance "e", et l'emplacement du bord interne de la jante est mesuré à partir du et

plan Pl comme constituant la distance "c".

De la même façon, comme représenté sur la figure 2, dans un dispositif d'alignement de roue ou un dispositif d'équilibrage de roue, on peut détecter l'emplacement du bord de la jante 19 en reconnaissant qu'une "bande" de lumière, indiquée en 22 sur la

figure 2, présente une "transition" caractéristique, ou discon-

tinuité, lorsqu'elle s'étend sur le bord de la jante On forme la "bande" de lumière en projetant de la lumière sous la forme d'un

faisceau 23 sortant, sensiblement suivant un plan 24, d'un projec-

teur 26 monté sur la structure 16 du dispositif d'alignement ou du dispositif d'équilibrage de roue, le projecteur pouvant aussi se trouver simplement suivant une certaine relation prédéterminée par rapport à la structure 16 De la même façon, lorsque la "bande" de lumière tombera sur une tige de valve 27 appartenant à l'ensemble jante-pneu, elle éclairera l'emplacement de la tige de

valve, en rotation et radialement La configuration de la projec-

tion de lumière, ou nappe, peut prendre l'une parmi plusieurs formes, par exemple un demi-plan, un bord, une grille, ou des

bandes multiples Le terme "bande" se rapporte à cette configura-

tion géométrique projetée Un capteur, ou une caméra, 28 monté suivant une relation connue vis-à-vis du projecteur sert à détecter la position de particularités intéressantes (par exemple le bord de la jante ou la tige de valve) lorsque celles-ci sont coupées par la "bande" lumineuse et à fournir des signaux indicatifs de cette position. La figure 3 montre des parties d'un tour d'usinage de

disque de frein d'automobile, qui comportent un moteur d'entral-

nement 29 possédant un arbre 31 qui en fait saillie et sur lequel est monté un disque de frein 32 afin de permettre un usinage de la face du disque qui donnera au disque une surface appropriée contre laquelle les patins de frein du véhicule pourront porter dans le système de freinage du véhicule Le projecteur de lumière 26 émettant la nappe lumineuse plane 23 et le capteur de lumière 28 présentant l'orientation et la configuration mentionnées dans la

description de la figure 2 sont présents dans le système illustré

sur la figure 3 afin d'effectuer les fonctions ci-dessus décrites.

On peut voir que, si le disque 32 oscille tandis qu'il tourne sur l'arbre 31 ou si l'ensemble jante et pneu 19, 21 des figures 1 et 2 oscille lorsqu'il tourne sur l'arbre 12 (ou sur l'axe de roue d'un véhicule), le détecteur 28 observera une modification de la

position périphérique du disque 32, de la jante 19 ou du pneu 21.

Le système est en outre évidemment apte à déterminer des particularités matérielles du corps monté sur l'arbre, comme par exemple la périphérie de la jante (au niveau de la "transition" 23) ou la tige de valve 27 (figure 2) ou des rayures sur la ou les surfaces de freinage, ou de frottement, du disque 32 (figure 3), ainsi que les emplacements des faces interne et externe du disque

32 (figure 3) et des plans interne et externe de la jante représen-

tés par les distances respectives "c" et "e" (figure 1).

Après description de l'utilisation générale de l'inven-

tion dans des applications à plusieurs types d'équipements d'entre-

tien d'automobiles, on va décrire l'invention de façon détaillée

en relation avec un dispositif d'équilibrage de roue, comme repré-

senté sur la figure 4 Deux ensembles de projecteurs 26 a et 26 b sont fixés au bâti 16 du dispositif d'équilibrage de roue Deux

capteurs de lumière 28 a et 28 b sont également montés, comme repré-

senté, sur le bâti du dispositif d'équilibrage de roue, l'axe de

détection présentant une orientation connue par rapport à la direc-

tion de projection des projecteurs On peut voir que la paire

projecteur et capteur 26 a, 28 a est dirigée sensiblement perpendicu-

lairement à l'axe de l'arbre 12 L'autre paire projecteur et capteur 26 b, 28 b est placée, comme on peut le voir, sur le bâti du dispositif d'équilibrage de roue de façon à être dirigée suivant une direction approximativement parallèle à l'axe de l'arbre 12 du

dispositif d'équilibrage Les orientations des deux paires projec-

teur et capteur seront utilisées, car les algorithmes qui servent à réduire les données fournies par les capteurs 28 tiennent compte de l'orientation des paires projecteur et capteur par rapport au système de coordonnées défini par le dispositif d'équilibrage de roue On peut décrire, à titre d'exemple, le système de coordonnées tridimensionnelles du dispositif d'équilibrage de roue de la figure 4 comme possédant un axe X dans la direction verticale, un axe Y dans la direction horizontale, et un axe Z qui est à la fois colinéaire à l'axe de l'arbre 12 et perpendiculaire aux axes X et Y Ceci peut être vu sur la figure 4 Les transformations des coordonnées sont réalisées en relation avec l'ouvrage "Geometric Mode Ling", Michael E Mortenson, John Wiley and Sons, Copyright

1985, pages 366-369 et 512-522.

Une autre configuration possible pour les projecteurs et les capteurs de l'invention peut être vue sur la figure 5 Il est de nouveau décrit un bâti 16 de dispositif d'équilibrage de roue, auquel est fixée une structure 33 portant un projecteur 26 c et un capteur, ou détecteur, 28 c, servant à voir la surface externe de l'ensemble jante et pneu 19, 21, ainsi qu'une paire projecteur et capteur 26 d, 28 d, qui est placée dans la structure 33 de manière à avoir accès à la surface interne de l'ensemble jante et pneu On notera que, sur les figures 4 et 5, un poids d'équilibrage 34 est

fixé à la périphérie de la jante 19 Comme indiqué pour l'emplace-

ment du bord de la jante 19 ou de la tige de valve 27, on peut, de même, détecter et localiser les poids d'équilibrage 34 à l'aide du

système de l'invention.

La figure 6 montre l'invention décrite dans une applica-

tion à la mesure de la bande de roulement d'un pneu Comme repré-

senté, le projecteur 26 projette un faisceau lumineux plan 23 qui vient frapper la périphérie du pneu 21, lequel semble projeter une "bande" 22 transversalement à la bande de roulement La "bande" qui est observée par le capteur de lumière, ou la caméra, 28 possède, comme précédemment mentionné, un axe d'observation orienté suivant un angle prédéterminé O par rapport à la direction de projection du projecteur 26 Comme ultérieurement décrit, on peut calculer la taille du pneu, la profondeur de la bande de roulement et l'état de la bande de roulement sur l'étendue de sa largeur Un but de la figure 6 est de montrer la "bande" de lumière se trouvant sur l'objet vers lequel la nappe lumineuse plane 24 est dirigée et de montrer l'angle prédéterminé 6 existant entre la direction du

faisceau lumineux 23 et l'angle d'observation de la caméra 28.

Comme cela sera également décrit ultérieurement, la rotation de la caméra 28 sur l'axe de la direction d'observation est également commandée, selon l'invention, de façon que la direction du rayon central reçu et l'orientation de rotation de la caméra, ou du capteur, 28 par rapport au plan 24 du faisceau 23 soient toutes

deux connues.

Sur la figure 7 A, est représenté un schéma de principe d'un mode de réalisation du projecteur 26 Un dispositif 36 de commande de laser, du type représenté dans "Sharp Laser Diode User's Manual", copyright Sharp Corporation 1986, pages 26 et 27, est couplé à une diode laser 37, par exemple celle fabriquée par la société Sharp sous l'appellation LTO 20 MC Un conformateur de faisceau 38 est disposé sur le trajet du faisceau de la diode laser de manière à transformer le faisceau légèrement elliptique de la diode laser en un faisceau cylindrique Un conformateur de faisceau approprié est représenté par la paire de prismes anamorphotiques montée sur la diode laser, que fabrique la société Melles Griot, sous l'appellation 06 GPA 001 Le faisceau conformé passe dans une lentille de collimation 39, telle que celle fabriquée par la société Melles Griot sous l'appellation 06 GLC 001 Le faisceau collimaté est ensuite dirigé sur une lentille cylindrique 41 La lentille cylindrique peut être une tige de verre d'un diamètre d'environ 1 mm Le bord du faisceau lumineux plan 23 est représenté sortant de la lentille cylindrique sur la figure 7 A. Sur la figure 7 B, on voit une autre source possible pour le faisceau lumineux plan du projecteur 26 N'importe quelle source de lumière 42, par exemple une ampoule à incandescence, ou autre, peut être utilisée et dirigée vers un système de lentilles 43 Le

système de lentilles peut comporter un moyen dilatateur/collima-

teur,

une fente destinée à laisser passer une "bande" de lumière colli-

matée, et une lentille plan-convexe placée dans le trajet de la lumière collimatée de façon à disperser la lumière sur un plan Une autre possibilité serait d'utiliser, avec un système à lentille simple, un réseau de sources lumineuses ponctuelles disposé suivant

une ligne, pour produire le faisceau lumineux plan.

La figure 8 A est un schéma de principe d'un mode de réalisation de la partie 28 de détection de lumière du système La lumière réfléchie par une "bande" 22 (là o le faisceau lumineux plan 23 vient frapper le corps sur lequel le faisceau est dirigé) est reçue par un filtre passe-bande 44 de manière à éliminer la lumière ambiante, et autres "parasites lumineux", vis-à-vis de la lumière réfléchie reçue La lumière filtrée passe dans un système

de lentilles 46 qui sert à focaliser la lumière reçue sur un dispo-

sitif 47 de formation d'image, lequel peut être un dispositif à couplage de charge La lumière est pulsée et synchronisée avec le dispositif à couplage de charge 47, de façon qu'on puisse mieux

encore éliminer les effets parasites Les signaux issus du dispo-

sitif à couplage de charge sont appliqués à un circuit électronique 48 de conditionnement de signaux qui prépare les signaux en vue de leur application à un microprocesseur 49 qui traite les données brutes fournies à l'aide des algorithmes de transformation de

coordonnées selon le procédé de Mortenson précédemment mentionné.

Le signal de sortie du microprocesseur peut être appliqué à un

dispositif d'affichage 51 dans un but de diffusion de l'informa-

tion. La figure 8 B représente plusieurs capteurs 28, tels que représentés par exemple sur les figures 4 et 5 Les capteurs

peuvent être placés de façon à recevoir la lumière depuis diffé-

rentes sections, ou parties, du corps qui est observé dans son orientation ou qui est soumis à une mesure de ses particularités de surface La figure 8 B montre des signaux de détection de lumière

venant respectivement de la partie bord gauche, de la péri-

phérie et de la partie bord droit de la jante d'un ensemble jante et pneu, chacun des signaux "gauche", "périphérique" et "droit" étant transmis à un circuit respectif de conditionnement de signal, 48 a, 48 b et 48 c Les trois signaux traités sont eux-mêmes appliqués au microprocesseur 49 et, dans le cas d'un système d'équilibrage de roue, sera obtenue l'information relative au voilement de l'ensemble de roue, à la largeur de la jante, au diamètre de la jante, à l'emplacement de la tige de valve de positionnement de jante, à l'emplacement des trous entre les barrettes, aux poids d'équilibrage fixés en supplément, aux parties endommagées de la jante, à la concentricité de la jante et à l'ovalisation de la jante L'information peut être affichée directement sous forme de lectures numériques ou peut être transformée en conseils et en procédés particuliers d'entretien à appliquer à la jante, ou tout

autre composant d'automobile.

Une jante typique 19 est représentée sur la figure 9, qui possède une surface de bord externe 19 a, une surface de bord interne 19 b, une surface plate 19 c sur laquelle des poids peuvent

être appliqués, une gorge 19 d, et un trou central de montage 19 e.

On peut également voir la tige de valve 27 traversant le trou de réception de valve ménagé dans la jante L'examen du bord externe 19 a révèle la discontinuité qui apparaît à la périphérie de la jante au voisinage de la bande de roulement montée sur la jante, à

laquelle on se reportera ultérieurement.

La figure 10 A est un diagramme d'une "scène" qui est représentative de la "bande" 22 de lumière qui s'étend sur un objet observé par la caméra ou le capteur de lumière 28 du système en raison de l'incidence de la nappe plane de lumière 24 sur l'objet, par exemple l'ensemble pneu et jante 21, 19 Le capteur de lumière 28 comporte le dispositif à couplage de charge 47 auquel il a

précédemment été fait allusion, qui est une matrice bidimension-

nelle de cellules de détection de lumière, comme représenté sur la figure 10 B L'ensemble matriciel peut être par exemple constitué de 256 x 256 cellules de détection associées à un circuit d'excitation de cellules Chaque cellule est appelé "pixel" Lorsque la "scène" de la figure 10 A est exposée à l'ensemble de cellules de détection de lumière de la figure l OB, certains des pixels sont excités par la lumière reçue La "scène" est alignée, sur les figures 10 A et B, avec l'ensemble de cellules de détection Lorsqu'on part du côté gauche des figures 10 A et 10 B pour aller vers le côté droit, la discontinuité, c'est-à-dire l'excitation de deux pixels, 52 b se trouvant bien au-dessus des éléments voisins sur la figure l OB correspond à un point haut 52 a dans la "scène" Celui-ci correspond à la vision qu'a la caméra de l'intersection du faisceau lumineux plan avec la tige de valve 27 présente sur la jante de l'ensemble jante et pneu Plus loin à droite sur les figures 10 A et 10 B, une partie 53 a en forme de "V" de la "scène" s'accompagne d'un groupe de capteurs, ou pixels, excités 53 b qui présentent une forme en "V" analogue, sur la figure 10 B Ceci correspond à l'intersection du faisceau de lumière plan avec la périphérie de la jante 19 de la figure 9 ou la "transition" de la "bande" de lumière 22 de la figure 2 Comme on peut le voir sur la figure 12, le réseau 47 du dispositif à couplage de charge et son circuit d'excitation produisent un train de données analogiques correspondant aux valeurs d'intensité du signal des pixels excités, lesquelles dépendent elles-mêmes de l'intensité de la lumière réfléchie qui

tombe sur les pixels respectifs Un convertisseur analogique-

numérique 54 reçoit le train série de signaux numériques des cellules de détection de lumière et numérise les signaux Les signaux numérisés sont mémorisés dans une mémoire 56 et ils sont appelés par le microprocesseur 49 pour être traités par les programmes contenus dans le microprocesseur selon l'organigramme de

la figure 15 Le microprocesseur utilisé dans le mode de réalisa-

tion préféré de l'invention est le microprocesseur Intel 80286 Les

données obtenues grâce au microprocesseur sont transmises à l'équi-

pement d'entretien d'automobile, comme précédemment décrit (figures 2 à 6) dans le but de fournir l'information préliminaire à

certaines mesures ou représentant les mesures voulues elles-mêmes.

De façon facultative, les données mesurées par l'invention peuvent il être affichées numériquement et, ou bien, sous forme de symboles

graphiques, lorsqu'un affichage se révèle avantageux Les particu-

larités affichées peuvent être des mesures, des diagnostics, des conseils d'entretien, etc.

La manière dont le programme mis en oeuvre par Le micro-

processeur 49 agit sur les données fournies par La matrice de la

figure 10 B est représentée dans l'organigramme de la figure 15.

Initialement, le programme demande s'il est approprié de faire une mesure Ceci est déterminé dans l'équipement d'équilibrage de roue

par l'indication fournie par le codeur d'arbre fixé à l'arbre 12.

Si le moment est approprié, une demande de mesure est envoyée Une image est obtenue, que l'on appelle parfois un "instantané" Cette instruction obtient l'image à partir de La scène observée par Le capteur, que représente la figure 10 A, grâce à la matrice de détection de la figure 10 B, qui produit une image quantifiée de détection L'image est obtenue par balayage des pixels de la figure 10 B Le balayage est effectué complètement, puis mis sous

forme numérique, et les données détectées sont placées en mémoire.

Un examen rapide des données mémorisées est fait, pour permettre la détection de la présence d'un problème sérieux; ainsi, l'absence de données ou la présence d'une partie seulement des données, par suite de l'existence de salissures sur la lentille du dispositif de détection Si un tel problème existe au niveau des données, il faut faire quelque chose pour redresser la situation; par exemple il faut ajuster la sensibilité du capteur ou bien augmenter l'intensité de la "bande" de lumière si le problème est simplement dû à la présence, sur la lentille, d'une pellicule

réduisant la lumière Après ces réglages, la mesure est répétée.

Lorsque l'acquisition des données d'image a été vérifiée à partir des données présentes en mémoire, l'image est transformée en une "fonction", ce qui signifie que les bruits et les ambiguités ont été supprimés A ce moment, la fonction singulière est soumise

à un examen visant à l'obtention de particularités intéressantes.

Les identifications effectuées dépendent de l'application consi-

dérée Des particularités intéressantes, comme représenté sur les

figures IOA et 10 B, peuvent être, pour des dispositifs d'équili-

brage de roue, Les emplacements de la tige de valve et des bords

de la jante Si aucune particularité n'a été identifiée, Le pro-

gramme retourne à l'opération de réception de la demande suivante de mesure Si une particularité a été identifiée, Les coordonnées de la particularité sont déterminées à l'aide de l'approche

décrite dans le texte de Mortenson précédemment mentionné.

Ensuite, un message de "réussite" est préparé, en même temps que la liste des particularités trouvées et des emplacements o elles ont été trouvées; par exemple tige de valve se trouvant à

la position angulaire 6 de l'arbre 12, pour un dispositif d'équi-

librage de roue La place disponible suivante (dans ce cas, l'em-

placement 6 ) est identifiée dans une file d'attente de sortie, et la particularité et son emplacement sont écrits dans la file d'attente Le programme demande alors de passer à la demande de mesure suivante, et le processus se répète De cette manière,

toutes les particularités sont obtenues en fonction de l'emplace-

ment pour une pièce, ou un corps, en rotation, par exemple une roue sur un arbre de dispositif d'équilibrage de roue (tige de valve, poids supplémentaires, jante, etc) ou pour un corps fixe, par exemple une roue examinée par un système d'alignement (pincement de

roue, voilement de roue, etc).

Un autre mode de réalisation de la partie de détection de lumière et de réduction des données selon l'invention, tel que ramené à la pratique réelle, et représenté sur la figure 11 Une

caméra "Sony XC-38 " 57 fait fonction du capteur de lumière 28 rece-

vant des réflexions de la "bande" de lumière via la lentille 46 et produisant des données qui sont appliquées à un microprocesseur "D 256 68000 " 58, fabriqué par la société International Robomation Incorporated, de Carlsbad, Californie, Etats-Unis d'Amérique Le microprocesseur a pour fonction de réduire les données fournies par la caméra XC-38 Le microprocesseur 58 fournit en outre les données

réduites à l'équipement d'entretien d'automobile et à des dispo-

sitifs d'affichage lorsque cela est souhaitable, comme discuté

précédemment, en relation avec la description de la figure 12.

Les modes de réalisation présentement décrits doivent

être étalonnés pour pouvoir fournir des données utiles à l'obten-

tion des mesures et à la détermination des orientations, comme

précédemment discuté La figure 13 montre un bâti 16 de dispo-

sitif d'équilibrage de roue possédant un arbre 12 qui en fait saillie,comme représenté sur Les figures 4 et 5 Une bague 59 est fixée à L'arbre 12 et, de cette bague, fait saillie une plaque 61 suivant un plan placé au-dessous du plan qui contient L'axe de l'arbre 12, ou écarté de ce Luici, comme on peut Le voir sur La figure 13 La plaque porte un ensemble de quatre courtes tiges 62 orientées vers Le haut qui sont disposées suivant une configuration rectangulaire sur la plaque Les tiges portent des marques ou points de référence 63 se trouvant tous dans un plan qui passe par l'axe de rotation de L'arbre 12 L'existence du plan contenant les quatre points 63 qui se prolonge en pasant par l'axe de l'arbre 12 n'a pour but que de simplifier La transformation de coordonnées expliquées dans Le texte de Mortenson La source de lumière est disposée en une certaine position par rapport au bâti 16 et à l'arbre 12, de façon que le plan lumineux passe par Les quatre points 63 présents sur les tiges 62 et, par conséquent, par l'axe de rotation de l'arbre 12 L'angle de divergence du faisceau Lumineux plan 23 est suffisamment grand pour contenir tous les points intéressants du corps à observer à l'aide de La caméra 28 et, également, pour venir frapper les quatre points 63 pendant l'étalonnage Les distances entre les tiges 62 présentes sur la plaque 61 sont prédéterminées Par exemple, la distance peut être

de 10,7 cm entre les tiges, ce qui forme un carré sur la plaque.

Le capteur, ou La caméra, 28 est orienté de façon que L'axe 64 de la caméra se trouve à un angle d'élévation connu 8, comme précédemment décrit en relation avec La figure 6 Ainsi, dans Le mode d'étalonnage, La caméra peut voir les quatre points 63, et, puisque l'angle 9 et les distances entre les points 63 sont connus, on peut obtenir une détermination précise d'une échelle de visée pour la distance observée sur la "bande" de lumière 22 lorsque Le plan lumineux 24 frappe une pièce ou un corps possédant

des particularités que l'on doit observer et mesurer.

La source de lumière est associée à un système de coordonnées Xp, Yp et Zp Le plan d'éclairement 24 coîncide avec le plan Xp, Yp Le plan d'éclairement se trouve ainsi en une position o Z = O sur tout le plan Ainsi, l'axe Z du système de coordonnées

de la source lumineuse est perpendiculaire au plan de lumière 24.

Par conséquent, on peut voir que, après étalonnage, la caméra, ou le capteur de lumière, 28 détecte des points situés le long de la "bande" lumineuse 22 qui sont des points Xp, Yp et Z = O dans le système de coordonnées de la source de lumière Les positions réelles des points Xp, Yp peuvent ainsi être déterminés dans l'espace Xp, Yp Les coordonnées tridimensionnelles de tout point dans ce plan peuvent être déterminées à l'aide des processus décrits dans "Geometric Modeling", Michael E Mortenson, John Wylie and Sons éditeurs, Copyright 1985, pages 366 à 369 et

pages 512 à 522 On sait parfaitement comment transformer ulté-

rieurement les données obtenues pour le système de coordonnées Xp, Yp, Zp dans le système de coordonnées X, Y, Z représenté en

relation avec la description du dispositif d'équilibrage de roue

de la figure 4 des dessins.

La figure 14 montre un autre moyen d'étalonnage selon l'invention, o l'axe médian 24 a du plan lumineux 24 est dirigé parallèlement à l'axe de l'arbre 12 faisant saillie du bâti 16 du dispositif d'équilibrage de roue De plus, l'axe, ou ligne de visée, 64 du capteur et l'axe médian 24 a du plan de lumière sont dans un plan qui est perpendiculaire au plan de lumière 24 Comme

décrit précédemment lors de la description du cas général d'étalon-

nage de la figure 13, la bague 59 possède un ensemble de quatre tiges 62 faisant saillie d'une plaque 61 Des points cibles 63 présents sur les tiges 62 sont dans un seul plan contenant l'axe de l'arbre 12 Le capteur de lumière de la caméra 28 fonctionne de la manière décrite en relation avec la structure de la figure 13, l'axe central 64 de la caméra 28 étant dirigé suivant un angle d'élévation e connu par rapport au plan de lumière 24, comme décrit en relation avec la figure 13 Les tiges 62 sont mutuellement écartées de distances connues (par exemple 12,7 cm entre toutes les tiges, si bien qu'elles forment un carré sur la plaque 61), de sorte que l'on peut étalonner les angles de visée de la caméra de manière à pouvoir mesurer des distances vraies de particularités du corps entrant dans L'ang Le de visée relatif à La "bande" de Lumière 22, dans le système de coordonnées Xp, Ypi ZP On transforme ensuite ces distances et ces positions de façon à Les exprimer dans Le système de coordonnées X, Y, Z (figure 4) Le but du dispositif d'étalonnage de La figure 14 n'est que de simplifier Les procédures géométriques expliquées dans le texte de Mortenson et n'est pas

nécessaire à La réalisation de L'invention.

Bien entendu, L'homme de L'art sera en mesure d'imaginer,

à partir du dispositif et du procédé dont La description vient

d'être donnée à titre simplement i L Lustratif et nul Lement Limita-

tif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de L'invention.

Claims (41)

REVENDICATIONS

1 Dispositif d'équilibrage de roue dynamique possédant un arbre ( 12) servant à monter un ensemble ( 19, 21) jante-pneu pour le faire tourner, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen ( 26) de projection de faisceau lumineux, monté sur le dispositif d'équilibrage de roue et dirigé vers un ensemble jante-pneu placé sur l'arbre, un moyen optique ( 38) servant à transformer ledit faisceau lumineux en un faisceau contenu sensiblement dans un seul plan, un moyen de détection de lumière ( 28), exposé à la

lumière réfléchie par l'aire de l'ensemble jante-pneu o le fais-

ceau lumineux converti est tombé et servant à produire des signaux qui sont fonction de celle-ci, et un moyen ( 48, 49) servant à recevoir lesdits signaux produits par ledit moyen de détection de lumière, ledit moyen de réception produisant des données relatives à l'emplacement, aux

dimensions et à la configuration matérielle de l'ensemble jante-

pneu.

2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend un moyen permettant de placer ledit faisceau lumineux de façon qu'il

éclaire la périphérie de l'ensemble jante-pneu.

3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la jante possède un bord interne et un bord externe et en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend un moyen servant à placer ledit faisceau de façon qu'il éclaire les

bords interne et externe.

4 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la jante possède un bord interne et un bord externe et en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend un moyen servant à placer ledit faisceau de façon qu'il éclaire les

bords interne et externe et la périphérie de l'ensemble jante-pneu.

5 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend un séparateur de faisceau servant à séparer Ledit faisceau Lumineux et des moyens réflecteurs servant chacun à diriger une partie dudit faisceau Lumineux séparé respectivement en direction de L'un des

bords interne et externe.

6 Dispositif se Lon La revendication 1, caractérisé en ce que Ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend une

source de lumière Laser ( 37).

7 Dispositif selon La revendication 1, caractérisé en ce que Ledit moyen de projection de faisceau Lumineux comprend une source de Lumière blanche, et en ce que ledit moyen optique comprend un collimateur placé sur le trajet de la Lumière blanche de ladite source de lumière blanche et une lentille cylindrique

placée sur le trajet de la Lumière blanche collimatée.

8 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce

que ledit moyen de détection de lumière comprend un filtre passe-

bande ( 44) recevant La lumière réfléchie, une lentille ( 46) expo-

sée à la Lumière réfléchie filtrée et ayant pour fonction de la focaliser, et un dispositif à couplage de charge ( 47) placé de

façon à recevoir la lumière focalisée.

9 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de détection de lumière comprend un premier, un deuxième et un troisième capteur de lumière ( 28) respectivement orientés vers ledit bord interne, la périphérie de l'ensemble jante-pneu et ledit bord externe, des moyens ( 48 a à 48 c) servant à numériser lesdits signaux des moyens de détection de lumière, et un

dispositif de traitement de signaux numériques ( 49) servant à pro-

duire Lesdites données se rapportant à L'emplacement de l'ensemble

jante-pneu, à ses dimensions et à sa configuration matérielle.

Dispositif selon La revendication 1, caractérisé en ce que Ledit moyen de détection de lumière comprend une caméra sensible à la lumière, et en ce que ledit moyen servant à recevoir

Lesdits signaux en réponse à la Lumière réfléchie comprend un sys-

tème de vision destiné à produire lesdites données se rapportant à des emplacements de L'ensemble jante-roue, à ses dimensions et à

ses configurations matérielles.

11 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de détection de Lumière comprend un réseau formant un dispositif à couplage de charge bidimensionnel, et en ce que ledit moyen servant à recevoir lesdits signaux en fonction

de la lumière réfléchie comprend un convertisseur analogique-

numérique produisant un signal de sortie numérique, une mémoire couplée de façon à recevoir ledit signal de sortie numérique, et un

microprocesseur servant à faire accès à ladite mémoire et à pro-

duire lesdites données se rapportant aux emplacements de l'ensemble

jante-pneu, à ses dimensions et à ses configurations matérielles.

12 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de détection de lumière comprend un réseau de détection de lumière bidimensionnel, et en ce que ledit moyen servant à recevoir lesdits signaux en réponse à la lumière réfléchie comprend un convertisseur analogique-numérique, et un dispositif de traitement servant à produire lesdites données se

rapportant à l'emplacement de l'ensemble jante-pneu, à ses dimen-

sions et à ses configurations matérielles.

13 Appareil de mesure de voilement permettant de détec-

ter un voilement dans un élément rotatif par rapport à l'axe de rotation de l'élément rotatif, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen ( 26) de projection de faisceau lumineux servant à projeter un faisceau lumineux en direction de l'élément rotatif, un moyen optique ( 38) servant à convertir ledit faisceau lumineux en un faisceau sensiblement plan, un moyen ( 28) de détection de lumière disposé de façon à recevoir la lumière dudit faisceau sensiblement plan qui est réfléchie par l'élément rotatif, ledit moyen de détection de lumière produisant un signal de sortie qui est indicatif de la réflexion du faisceau plan, et un moyen de traitement de signaux ( 48, 49) couplé de façon à recevoir ledit signal de sortie et servant à produire des données se rapportant à l'écart de l'élément rotatif vis-à-vis d'une disposition symétrique par rapport à un plan perpendiculaire

à l'axe de rotation.

14 Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit élément rotatif comprend un disque de frein ( 32) et en ce que ledit axe de rotation est défini par l'arbre ( 31) d'un tour

d'usinage de disque de frein.

15 Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend un moyen servant à placer ledit faisceau lumineux de façon qu'il

éclaire la périphérie du disque de frein.

16 Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend un séparateur de faisceau servant à séparer ledit faisceau lumineux, et des moyens réflecteurs servant chacun à diriger une partie dudit faisceau lumineux séparé en direction de la périphérie dudit disque

de frein.

17 Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend une

source de lumière laser.

18 Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend une

source de lumière blanche, et en ce que ledit moyen optique com-

prend un collimateur placé sur le trajet de la lumière blanche de ladite source de lumière blanche et une lentille cylindrique placée

sur le trajet de la lumière blanche collimatée.

19 Appareil selon la revendication 14, caractérisé en ce

que ledit moyen de détection de lumière comprend un filtre passe-

bande recevant la lumière réfléchie, une lentille exposée à la lumière réfléchie filtrée et ayant pour fonction de la focaliser, et un dispositif à couplage de charge placé de façon à recevoir la

lumière focalisée.

20 Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit élément rotatif est une roue montée sur un véhicule qui est soumis à une opération d'alignement de roue, et en ce que ledit axe de rotation est défini par l'arbre sur lequel ledit ensemble

jante-pneu est monté, ledit moyen de projection de faisceau lumi-

neux comprenant un moyen servant à placer ledit faisceau lumineux

de façon qu'il éclaire la périphérie de l'ensemble jante-pneu.

21 Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que la roue possède un bord interne et un bord externe, et en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend un moyen servant à placer ledit faisceau lumineux afin qu'il éclaire

lesdits bords interne et externe.

22 Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que la roue possède un bord interne et un bord externe, et en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend un moyen servant à placer ledit faisceau afin qu'il éclaire les bords

interne et externe et la périphérie de l'ensemble jante-pneu.

23 Appareil selon la revendication 21, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend un séparateur de faisceau servant à séparer ledit faisceau lumineux et des moyens réflecteurs servant chacun à diriger une partie dudit faisceau lumineux séparé respectivement en direction de l'un des

bords interne et externe.

24 Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend une

source de lumière laser.

25 Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend une source de lumière blanche, et en ce que ledit moyen optique comprend un collimateur placé sur le trajet de la lumière blanche de ladite source de lumière blanche et une lentille cylindrique

placée sur le trajet de la lumière blanche collimatée.

26 Appareil selon la revendication 20, caractérisé en ce

que ledit moyen de détection de lumière comprend un filtre passe-

bande recevant la lumière réfléchie, une lentille exposée à la lumière réfléchie filtrée et ayant pour fonction de la focaliser, et un dispositif à couplage de charge placé de façon à recevoir la

lumière focalisée.

27 Appareil permettant de déterminer la configuration matérielle d'un corps monté de façon à pouvoir tourner sur un arbre, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen ( 26) de projection de faisceau Lumineux servant à projeter un faisceau lumineux et dirigé vers Le corps p Lacé sur L'arbre, un moyen optique ( 38) servant à convertir Ledit faisceau Lumineux en un faisceau contenu sensiblement dans un seu L plan, un moyen de détection de Lumière ( 28) exposé à La Lumière réfléchie par La partie du corps frappée par Le faisceau Lumineux plan et servant à produire des signaux de sortie en réponse à ce L Le-ci, et un moyen ( 48, 49) couplé audit moyen de détection de Lumière servant à traiter Lesdits signaux afin de produire des

données se rapportant à La configuration du corps.

28 Appareil selon La revendication 27, caractérisé en ce que Ledit corps est un élément de frein possédant une surface de friction et Ledit axe est défini par un tour d'usinage de frein, ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprenant un moyen servant à p Lacer Ledit faisceau lumineux afin qu'il éclaire la

surface de friction dudit élément de frein.

29 Appareil selon La revendication 28, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau Lumineux comprend un séparateur de faisceau servant à séparer Ledit faisceau Lumineux et des moyens réflecteurs servant chacun à diriger une partie dudit faisceau lumineux séparé en direction des côtés opposés de La

surface de friction de L'élément de frein.

30 Appareil selon La que Ledit moyen de projection

source de Lumière laser.

31 Appareil selon La que ledit moyen de projection source de Lumière b Lanche, et prend un collimateur placé sur ladite source de lumière blanche sur Le trajet de ladite Lumière 32 Appareil selon la revendication 28, caractérisé en ce de faisceau Lumineux comprend une revendication 28, caractérisé en ce de faisceau lumineux comprend une

en ce que Ledit moyen optique com-

Le trajet de la Lumière blanche de > et une Lentil Le cylindrique placée

blanche collimatée.

revendication 28, caractérisé en ce

que Ledit moyen de détection de Lumière comprend un filtre passe-

bande recevant La Lumière réfléchie, une Lentille exposée à La lumière réfléchie filtrée et ayant pour fonction de la focaliser, et un dispositif à couplage de charge placé de façon à recevoir la

lumière focalisée.

33 Appareil selon la revendication 27, caractérisé en ce que ledit corps est une roue de véhicule montée sur un arbre de roue de véhicule disposé de manière qu'un système d'alignement de roue puisse y avoir accès, ledit moyen de projection de faisceau

lumineux comprenant un moyen servant à placer ledit faisceau lumi-

neux afin qu'il éclaire la périphérie de la roue du véhicule.

34 Appareil selon la revendication 33, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend une

source de lumière laser.

Appareil selon la revendication 33, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend une

source de lumière blanche, et en ce que ledit moyen optique com-

prend un collimateur placé sur le trajet de la lumière blanche de ladite source de lumière blanche et une lentille cylindrique placée

sur le trajet de la lumière blanche collimatée.

36 Appareil selon la revendication 33, caractérisé en ce

que ledit moyen de détection de lumière comprend un filtre passe-

bande recevant la lumière réfléchie, une lentille exposée à la lumière réfléchie filtrée et ayant pour fonction de la focaliser, et un dispositif à couplage de charge placé de façon à recevoir la

lumière focalisée.

37 Appareil selon la revendication 27, caractérisé en ce que ledit corps est une jante de roue, et en ce que ledit arbre fait saillie d'un dispositif d'équilibrage de roue, ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprenant un moyen servant à placer ledit faisceau lumineux afin qu'il éclaire la périphérie de

la jante.

38 Appareil selon La revendication 37, caractérisé en ce que la jante possède un bord interne et un bord externe et en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend un moyen servant à placer ledit faisceau afin qu'il éclaire lesdits

bords interne et externe.

39 Appareil selon la revendication 37, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend un séparateur de faisceau servant à séparer Ledit faisceau lumineux et des moyens réflecteurs servant chacun à diriger une partie dudit faisceau lumineux séparé respectivement en direction de l'un des

bords interne et externe.

Appareil selon la revendication 37, caractérisé en ce que Ledit moyen de projection de faisceau Lumineux comprend une

source de Lumière laser.

41 Apparei L selon La revendication 37, caractérisé en ce que ledit moyen de projection de faisceau lumineux comprend une source de lumière blanche, et en ce que Ledit moyen optique comprend un collimateur placé sur le trajet de la lumière blanche de ladite source de lumière blanche et une lentil Le cylindrique

placée sur le trajet de la lumière blanche collimatée.

42 Appareil selon la revendication 37, caractérisé en ce

que ledit moyen de détection de lumière comprend un filtre passe-

bande recevant la lumière réfléchie, une lentille exposée à la lumière réfléchie filtrée et ayant pour fonction de la focaliser, et un dispositif à couplage de charge placé de façon à recevoir la

lumière focalisée.

43 Procédé permettant de déterminer des caractéristiques

matérielles d'un corps qui possède plusieurs particularités géné-

rales connues, le corps étant monté de façon à pouvoir effectuer un mouvement de rotation sur un arbre ayant un système de coordonnées connu lié au corps, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: diriger une nappe de lumière plane vers le corps depuis une direction connue par rapport au système de coordonnées du corps, détecter l'incidence de Ladite nappe de lumière sur le corps depuis une direction connue par rapport à ladite direction connue de la nappe de lumière plane, et transformer l'incidence détectée en positions discrètes dans Le système de coordonnées connu du corps, de façon que les positions des particularités générales connues soient établies dans

Le système de coordonnées du corps.

44 Procédé selon la revendication 43, caractérisé en ce

que l'opération de transformation comprend les opérations sui-

vantes: calculer Les positions de l'incidence détectée dans un système de coordonnées ayant une orientation connue par rapport à la nappe de lumière plane, transformer les positions exprimées dans le système de coordonnées de la nappe lumineuse plane en des positions exprimées dans le système de coordonnées connues du corps, et extraire des données rapportées à des particularités du corps pour Les utiliser dans la détermination des caractéristiques

matérielles du corps.

45 Procédé selon la revendication 43, caractérisé en ce que l'opération de détection comprend les opérations suivantes:

détecter les positions d'incidence le long de l'inter-

section de la nappe de lumière plane et du corps dans deux dimen-

sions, et calculer les positions à l'intérieur d'un système de coordonnées ayant une orientation connue par rapport à la direction

connue de la nappe de lumière plane.