FR2812085A1 - Procedure for realizing cartography of effects on ground of passage of vehicle, involves measuring parameters of these effects by at least one matrix of sensors comprising load sensors, identical or not, and preferably three-dimensional - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif et procédé de cartographie des effetsDevice and method for effect mapping
au sol du passage d'un véhicule.on the ground of the passage of a vehicle.
Secteur technique de l'invention: La présente invention concerne l'étude: de toute aire " sol " subissant un effort ou un contact (générant un effort) de la part d'un objet passant sur ou au dessus (ou au voisinage, dans le cas d'études de tunnels etc...) de ladite aire, notamment d'un objet ou véhicule passant au dessus ou au voisinage d'une, ou roulant sur une, telle aire, et plus particulièrement l'étude de l'aire de contact de pneumatiques, bandes de roulement de roues de tout type, et / ou - de toute aire au " sol >, subissant des effets (avec et / ou sans contact) dus au passage d'un " objet ou véhicule >, (terrestre, aérien ou marin, etc..., y compris maquettes), ou d'au moins une partie de cet objet ou véhicule " (ci après ensemble et séparément " objet ou véhicule " ou simplement " objet " ou " véhicule ", comme le comprendra l'homme de métier) - que l'objet se déplace (avec ou sans contact) sur, au dessus ou au voisinage de l'aire, ou l'inverse (c'est-à-dire déplacement de l'aire par rapport à l'objet, ou éventuellement les deux simultanément l'un par rapport à l'autre), par exemple en soufflerie ou en bassin de carène dans le second cas, et concerne en particulier mais à titre non limitatif - le secteur technique des véhicules automobiles et plus spécialement des dispositifs et procédés pour améliorer leur contrôle, et tout particulièrement - le secteur technique de l'étude de tels dispositifs et procédés pour contrôler leurs pneumatiques (ou bandes de roulement, de tous types de roues) et les conditions de contact de ceux-ci sur le sol, par exemple sur la chaussée, et la présente invention concerne notamment la mesure précise de l'aire de contact et de la cartographie des efforts générés par un pneumatique (ou toute bande de roulement et analogues) au niveau de cette aire de contact, ainsi que - la cartographie des effets au sols engendrés par le passage d'un véhicule ou objet ou d'une partie de celui-ci passant TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the study of any "ground" area undergoing effort or contact (generating a force) from an object passing over or over (or in the vicinity, in the case of studies of tunnels etc ...) of said area, in particular of an object or vehicle passing over or in the vicinity of, or rolling on, such area, and more particularly the study of the tire contact areas, wheel treads of any type, and / or - any "ground" area, undergoing effects (with and / or without contact) due to the passage of an "object or vehicle", (land, air or sea, etc., including models), or at least part of that object or vehicle "(hereinafter together and separately" object or vehicle "or simply" object "or" vehicle " as will be understood by those skilled in the art) - whether the object moves (with or without contact) on, above or in the vicinity of the area, or the opposite (ie e displacement of the area relative to the object, or possibly both simultaneously relative to each other), for example in the wind tunnel or hull basin in the second case, and concerns in particular but for non-limiting - the technical sector of motor vehicles and more particularly devices and methods for improving their control, and more particularly - the technical sector of the study of such devices and processes for controlling their tires (or treads, of all types of wheels) and the conditions of contact thereof on the ground, for example on the road, and the present invention particularly relates to the precise measurement of the contact area and the mapping of the forces generated by a tire (or any tread and the like) at this contact area, as well as - the mapping of the effects on the ground generated by the passage of a vehicle or object or a part of it has passed. nt
au dessus de ladite aire, ou à son voisinage. above, or in the vicinity of, said area.
On tentera dans ce qui suit, aussi souvent que possible, de particulariser les termes et vocables " aires de contact ", " aire d'efforts ", " effets au sol,", " véhicule ", " objet ", etc.... mais, sauf mention expresse indiquée, I'homme de métier comprendra que ces termes et vocables ce rapportent tous globalement et individuellement à ce qui précède, et saura replacer chaque terme dans son contexte, et au besoin en généraliser le sens en fonction du paragraphe précédent et des In what follows, we will try, as often as possible, to particularize the terms and terms "contact areas", "area of efforts", "effects on the ground," "vehicle", "object", etc. but, unless expressly indicated, the skilled person will understand that these terms and terms all relate globally and individually to the above, and will put each term in context, and if necessary generalize the meaning according to the paragraph previous and
exemples fournis.examples provided.
Par exemple, I'aire d'efforts pourra être horizontale, par exemple une piste d'essai automobile, et / ou bien verticale (paroi d'un tunnel ou mesure des effets latéraux provoqués par le passage d'un véhicule, d'un train, etc...) et / ou inclinée de tout autre angle, et de manière générale de position et de forme quelconques, selon les essais à effectuer, y compris les solutions mixtes (une partie de l'aire au sol et une ou plusieurs parties " hors sol ", etc...), et / ou unique et/ou fractionnée en o10 plusieurs aires de mesure identiques ou différentes, positionnées dans l'espace selon les besoins des mesures, comme le comprendra aisément l'homme de métier, par exemple une aire intégrée à une piste For example, the zone of forces may be horizontal, for example an automobile test track, and / or vertical (wall of a tunnel or measurement of side effects caused by the passage of a vehicle, a train, etc ...) and / or inclined at any other angle, and in general of any position and shape, according to the tests to be carried out, including the mixed solutions (a part of the ground area and one or several parts "above ground", etc ...), and / or single and / or fractionated in o10 several identical or different measuring areas, positioned in space according to the needs of the measurements, as will easily understand the man of trade, for example an area integrated into a track
et une seconde aire sur portique au dessus de la piste, etc..... and a second gantry area above the runway, etc .....
l'ensemble étant désigné par simplicité par " sol ". De même, " au dessus " comprendra le vocable " au voisinage ", ce qui sera the whole being referred to simply as "ground". Similarly, "above" will include the word "in the neighborhood", which will be
également évident à l'homme de métier. also obvious to the skilled person.
Art antérieur: On connaît à ce jour des systèmes de mesure d'empreinte (c'est-à-dire les zones du sol affectées par le contact d'un pneumatique) par des moyens tels que éclairement par une lumière " flash " et mesure dans PRIOR ART: Fingerprint measuring systems (that is to say the areas of the ground affected by the contact of a tire) are known to date by means such as illumination by a "flash" light and measurement. in
le domaine du visible.the domain of the visible.
Les systèmes actuels ne fournissent pas une grande discrimination entre Current systems do not provide much discrimination between
l'aire de contact et les zones du sol qui ne touchent pas le pneumatique. the contact area and the areas of the ground that do not touch the tire.
Lors de mesures à grande vitesse, le contraste de l'empreinte est faible, When measuring at high speed, the contrast of the impression is small,
et donc aussi la précision de la mesure. and therefore also the accuracy of the measurement.
Il existe des technologies préconisant l'emploi de matrices de capteurs, par exemple de l'ordre de 30 x 30 capteurs, ce qui représente de l'ordre de 3000 voies; le système est totalement ingérable et, de plus, n'est pas There are technologies advocating the use of sensor matrices, for example of the order of 30 x 30 sensors, which represents of the order of 3000 channels; the system is totally unmanageable and, moreover, is not
fiable car un certain nombre de capteurs est, statistiquement, défectueux. reliable because a number of sensors is, statistically, defective.
On connaît également des systèmes ne représentant pas une " vraie " cartographie de l'aire de contact mais une simple mesure globale. On connaît par exemple une technologie PirelliTM selon laquelle le véhicule Systems are also known that do not represent a "true" mapping of the contact area but a simple overall measurement. For example, a PirelliTM technology is known according to which the vehicle
roule sur une membrane en gomme piézoélectrique. rolls on a piezoelectric rubber membrane.
De tels systèmes (on connaît également une technologie TOTALTM, dont une utilisant une matrice de capteurs pour réaliser une moyenne des mesures, et de plus à l'arrêt) ne donnent qu'une mesure globale o les efforts selon les axes x, y et z, et notamment x et y, ne peuvent être discriminés. Ils sont par ailleurs très peu précis et ne sont utilisables qu'à très basse vitesse. Par ailleurs, ils font partie des systèmes nécessitant un nombre rédhibitoires de voies pour le transfert des informations ( de Such systems (we also know a TOTALTM technology, one of which uses a matrix of sensors to perform an average of the measurements, and moreover to stop) give only an overall measurement where the forces along the x, y and z, and in particular x and y, can not be discriminated. They are also very inaccurate and can only be used at very low speed. Moreover, they are part of systems requiring a number of crippling channels for the transfer of information (from
l'ordre de 3000 voies).3000 orders).
(Comme on le verra ci-dessous, I'invention mesure au contraire, et (As will be seen below, the invention measures on the contrary, and
précisément, I'effort à l'endroit o il a été généré). precisely, the effort to the place where it was generated).
Il existe donc un besoin important et reconnu pour un dispositif et un procédé permettant de réaliser une cartographie vraie et complète des efforts ou effets au sol lors du passage d'un " véhicule ou objet ", notamment, mais à titre non limitatif, une mesure précise de l'aire de contact entre un pneumatique et la chaussée, aussi bien à faible qu'à haute vitesse, et le relevé des efforts créés dans ce cas particulier par le pneumatique au niveau de ladite aire de contact, ou une cartographie complète des effets au sol (surface du " sol ", fond marin, etc...) du passage d'un " véhicule ou objet >, par exemple un châssis, une There is therefore a significant and recognized need for a device and a method for performing a true and complete mapping of efforts or effects on the ground during the passage of a "vehicle or object", including, but not limited to, a measurement of the contact area between a tire and the roadway, both at low and high speed, and the recording of the forces created in this particular case by the tire at the level of said contact area, or a complete cartography of the effects on the ground (surface of the "ground", seabed, etc.) of the passage of a "vehicle or object", for example a chassis, a
maquette d'aile d'aéronef, une maquette de carène de navire, etc... aircraft wing model, ship hull model, etc ...
i 5 Domaine d'application L'invention s'applique à tout objet ou véhicule roulant, et notamment à tout véhicule à moteur ou non, roulant, ou passant au dessus ou au voisinage du " sol " comme un châssis de véhicule, ou aérien comme un aéronef, ou marin comme une coque de navire, exerçant un effet sur le sol terrestre ou le fond marin, lors de son passage sur ou au dessus ou au voisinage d'une " aire " donnée, dénommée " aire de contact " lorsqu'il y aura contact effectif, et " aire d'effets " lorsqu'il n'y aura pas contact, le cas échéant, et notamment, mais à titre non limitatif, FIELD OF APPLICATION The invention applies to any object or rolling vehicle, and in particular to any motorized or non-motorized vehicle, rolling, or passing over or in the vicinity of the "ground" such as a vehicle chassis, or overhead. as an aircraft, or a seafarer, such as a ship's hull, exerting an effect on the land or seabed, when passing over or over or in the vicinity of a given "area", called "contact area" when 'there will be effective contact, and' effects area 'when there is no contact, if any, and in particular, but not limited to
ceux équipés de pneumatiques ou de bandes de roulement. those equipped with tires or treads.
L'invention vise également la cartographie des effets au sol de " véhicules ou objets ", de tous types, ou de partie(s) de tels " objets ou véhicules ", munis ou non de pneumatiques, ou plus généralement possédant ou ne possédant pas de point de contact avec le sol, au moins au moment et à l'endroit (" aire,) de la mesure, par exemple véhicules sur coussin d'air, à, effet de sol ", aéronefs, navires, et analogues, ainsi que, même pour des véhicules munis de pneumatiques ou de bandes de roulement, la cartographie des effets au sol du passage du véhicule non créés par les pneumatiques ou bandes de roulement, ou de manière générale par toute roue, ou même par toute surface générant un effort, y compris même une empreinte de pied ou de chaussure d'un marcheur ou coureur, ou le choc ou le passage d'une balle de tennis, ballon de " football " etc..., ou le passage d'un obus ou balle, ou une prise d'empreinte digitale, et par exemple créés par le passage de dessous du châssis ou de toute autre partie du véhicule, ou encore par le passage d'une aile d'aéronef ou d'une coque ou carène de navire, notamment sous forme de maquettes en soufflerie The invention also aims at mapping ground effects of "vehicles or objects", of all types, or part (s) of such "objects or vehicles", with or without tires, or more generally possessing or not possessing point of contact with the ground, at least at the time and place ("area,") of the measurement, eg air-cushion vehicles, ground effect, "aircraft, ships, and the like, and that, even for vehicles fitted with tires or treads, the mapping of the ground effects of the passage of the vehicle not created by the tires or treads, or generally by any wheel, or even by any surface generating a effort, including even a footprint or footprint of a walker or runner, or the shock or passage of a tennis ball, "football" ball, etc., or the passage of a shell or ball, or a fingerprint, and for example created by the passage from below the chassis or any other part of the vehicle, or by the passage of an aircraft wing or a hull or hull of a ship, in particular in the form of models in a wind tunnel
aérodynamique ou respectivement bassin de carène. aerodynamic or respectively hull basin.
L'ensemble ce des applications sera automatiquement (et par simplicité) All this applications will be automatically (and for simplicity)
compris dans toutes les descriptions qui vont suivre, sans qu'il soit utile included in all the descriptions which will follow, without being useful
de les répéter, I'homme de métier étant naturellement capable d'adapter tout exemple à une application différente. Par exemple, " aire de contact de pneumatique " ou " de roue " ou " d'objet " ou " de véhicule " et vocables analogues, couvrira l'ensemble de ces applications, ainsi que toutes les applications qui seront accessibles directement à l'homme to repeat them, the skilled person naturally being able to adapt any example to a different application. For example, "tire contact area" or "wheel" or "object" or "vehicle" and similar terms, will cover all of these applications, as well as all applications that will be accessible directly to the man
de métier, au besoin avec une simple adaptation. of business, if necessary with a simple adaptation.
De même, les vocables " mesure d'efforts " et " mesure d'effets au sol " seront interchangeables, sauf cas spécifiques mentionnés ou bien que l'homme de métier saura identifier sans aucune difficulté en fonction Similarly, the terms "effort measurement" and "ground effect measurement" will be interchangeable, except in specific cases mentioned or that the skilled person will identify without any difficulty in function
du contexte.context.
Le vocable le plus général, couvrant l'ensemble de ce qui précède, sera " effets au sol " et " cartographie des effets au sols ", le vocable " sol " ou " aire au sol " signifiant comme l'homme de métier l'aura compris à la lecture de ce qui précède, toute(s) surface(s) de géométrie(s) et de positionnement(s) quelconque(s) subissant un effet (efforts), avec et / ou sans contact, de la part d'un objet ou véhicule, ou partie d'objet ou de véhicule, passant sur, au dessus, au dessous, ou au voisinage de cette aire, le véhicule ou objet étant mobile par rapport à l'aire, ou l'inverse, ou bien les deux étant mobiles l'un par rapport à l'autre. Les études d'aire " de contact " en seront un cas particulier, lorsque la mesure porte sur une aire subissant un contact physique avec le The most general term, covering all of the foregoing, will be "ground effects" and "ground effects mapping", the term "ground" or "ground area" meaning as a person skilled in the art will have understood from the foregoing, any surface (s) of geometry (s) and any positioning (s) undergoing an effect (efforts), with and / or without contact, from an object or vehicle, or portion of an object or vehicle, passing over, above, below or in the vicinity of that area, the vehicle or object being movable relative to the area, or vice versa, or both being movable relative to each other. "Contact" area studies will be a special case when the measurement relates to an area undergoing physical contact with the
véhicule ou l'objet, notamment un pneumatique. vehicle or object, including a tire.
Objectif L'objectif du dispositif et du procédé selon l'invention consiste à réaliser une vraie cartographie des effets, et notamment des efforts, créés au sol par le passage d'un " véhicule ou objet >,, ou d'une ou plusieurs parties de ce véhicule ou objet, et notamment à prendre dans un cas particulier non limitatif, (cartographie des efforts d'aire de contact) une empreinte précise de la partie du pneumatique en contact avec le sol (aire de contact) lors du passage de celui-ci, dans toute la gamme utile de vitesses. Il s'agit de manière générale de mettre en oeuvre un: * Procédé de mesure d'effort + procédé de visualisation + traitement de reconstitution de la cartographie des efforts * Procédé de mesure de pression ( ou autre grandeur) + procédé de visualisation + traitement de reconstitution de la cartographie des 1 5 pressions (ou des autres grandeurs) On trouvera sur la Figure 1 ci-après le schéma synoptique du procédé Objective The objective of the device and method according to the invention is to achieve a real mapping effects, including efforts, created on the ground by the passage of a "vehicle or object", or one or more parties of this vehicle or object, and in particular to take in a particular non-limiting case (mapping of the contact area forces) an accurate impression of the part of the tire in contact with the ground (contact area) when passing the in the whole useful range of velocities.This is generally to implement a: * Stress measurement method + visualization process + treatment of reconstruction of the mapping of the stresses * Pressure measurement method (or other quantity) + visualization method + process for reconstituting the pressure map (or other quantities) The block diagram of the process is shown in FIG. 1 below.
général appliqué à la mesure de cartographie d'aire de contact. applied to the measurement of contact area mapping.
Dans un cas particulier non limitatif, un autre objectif, en relation avec le premier, est de cartographier les efforts subis par l'aire de contact d'un pneumatique. L'objectif du dispositif de mesure d'efforts consiste à établir une mesure puis une cartographie des efforts tridimensionnels générés par l'aire de contact du pneumatique sur le sol lors d'un roulage. Dans tous les cas, I'invention vise et permet d'atteindre une grande précision de mesure et une excellente résolution, par rapport aux In a particular non-limiting case, another objective, in relation to the first, is to map the forces experienced by the contact area of a tire. The objective of the force measuring device is to establish a measurement and then a mapping of the three-dimensional forces generated by the contact area of the tire on the ground during a taxi. In all cases, the invention aims and achieves a high measurement accuracy and an excellent resolution, compared to
technologies antérieures qui ont pu être préconisées. previous technologies that could be advocated.
On aura compris que le vocable " résolution " vise une meilleure localisation de l'effort, tandis que le vocable " précision " vise une It will be understood that the term "resolution" aims at a better localization of the effort, whereas the term "precision" aims at a
meilleure précision de la mesure de cet effort. better accuracy of the measurement of this effort.
Par " vraie cartographie,, on entend dans la présente demande une technologie selon laquelle on sépare bien les composantes des efforts selon les trois axes x, y, z, (x et y définissant, dans une application au sol, le plan de la piste par exemple) et on les positionne en lieu et place de leur génération au niveau de l'aire de contact ou plus généralement de " I'aire d'effets ". On mesure donc bien, selon l'invention, I'effort ou I'effet à l'endroit o il est généré, ce qui pose au contraire de gros problèmes ou n'est pas résolu dans les technologies préconisées antérieurement. Résumé de l'invention Le dispositif selon l'invention, ou le procédé correspondant, permet de réaliser une vraie cartographie tridimensionnelle des effets au sol, comme décrit ci dessus, et notamment, dans un mode de réalisation particulier non limitatif, de localiser l'aire de contact du pneumatique et son contour précis par mesure optique au travers d'un prisme ou hublot ou analogue puis (ou dans l'ordre inverse) de cartographier les efforts By "true cartography" is meant in the present application a technology according to which the components of the forces are separated along the three axes x, y, z, (x and y defining, in a ground application, the plane of the track for example) and is positioned instead of their generation at the contact area or more generally the "area of effects." Thus, according to the invention, the effort is measured. the effect on the place where it is generated, which poses on the other hand big problems or is not solved in the technologies recommended previously Summary of the invention The device according to the invention, or the corresponding method, makes it possible to perform a true three-dimensional mapping of ground effects, as described above, and in particular, in a particular non-limiting embodiment, to locate the contact area of the tire and its precise contour by optical measurement through a prism or porthole or the like then (or in reverse order) to map the efforts
créés sur le sol par le pneumatique. created on the ground by the tire.
Le dispositif selon l'invention permet également d'établir une mesure puis une cartographie des efforts tridimensionnels générés par l'aire de contact du pneumatique sur le sol lors d'un roulage, à l'aide de deux sources principales d'information, qui sont une matrice de capteurs The device according to the invention also makes it possible to establish a measurement and then a mapping of the three-dimensional forces generated by the contact area of the tire on the ground during a taxi, using two main sources of information, which are a matrix of sensors
combinée à une prise d'image, et à un traitement final. combined with image capture, and a final treatment.
Le procédé et le dispositif selon l'invention, pour réaliser une cartographie des effets (dont les efforts, avec ou sans " contact ") tridimensionnels x, y, z générés au sol par le passage d'un ou d'au moins une partie d'un tel, objet ou véhicule ", et notamment par au moins un pneumatique ou plus généralement une bande de roulement de ce véhicule, est caractérisé en ce qu'il comprend: * une matrice de capteurs, de longueur généralement inférieure à l'aire d'effets <" au sol " ou de contact au << sol ", dans le sens longitudinal, et composée de capteurs d'efforts mono-, di-, et/ou The method and the device according to the invention, for performing a mapping of effects (including efforts, with or without "contact") three-dimensional x, y, z generated on the ground by the passage of one or at least a part of such an object or vehicle ", and in particular by at least one tire or more generally a tread of this vehicle, is characterized in that it comprises: * a matrix of sensors, of length generally less than area of "ground" or "ground" contact in the longitudinal direction, composed of mono-, di-, and / or
tridimensionnels, de préférence tridimensionnels. three-dimensional, preferably three-dimensional.
un moyen de caractérisation de forme et de localisation dans le repère sol, par exemple une prise d'image ou un ensemble de capteurs adaptés à une caractérisation de forme, notamment un ensemble de capteurs de distance, au niveau de la zone ou << aire " o se font sentir les effets ou efforts, permettant la localisation d'une partie déterminée du << véhicule ou objet " par rapport à un repère sol, notamment, à titre non limitatif, au niveau de l'aire de contact d'au moins un pneumatique ou plus généralement d'au moins une bande de roulement, permettant la localisation de la roue par rapport à un means for characterizing the shape and location in the ground reference, for example an image acquisition or a set of sensors adapted to a shape characterization, in particular a set of distance sensors, at the level of the zone or "area" "o are the effects or forces, allowing the location of a given part of the" vehicle or object "relative to a ground reference, including, without limitation, at the contact area of at less a tire or more generally at least one tread, allowing the location of the wheel relative to a
repère sol.landmark.
ò un moyen approprié de traitement ( de type connu à base d'électronique et d'informatique) utilisant ou intégrant ou tenant compte de la relation entre l'effet créé et la forme de l'objet ou an appropriate processing means (of known type based on electronics and computers) using or integrating or taking into account the relationship between the effect created and the shape of the object or
véhicule ou partie de celui-ci ayant généré ledit effet. vehicle or part thereof having generated said effect.
On comprendra que le " sens longitudinal " désigne l'axe de la piste It will be understood that the "longitudinal direction" designates the axis of the track
d'essai ou axe d'avancement du véhicule sur la piste d'essai. test or axis of vehicle advance on the test track.
Le dispositif et procédé selon l'invention peut être également appliqué sur un dispositif d'essai dénommé << rouleuse " (il s'agit d'un cylindre en rotation, qui entraîne un pneumatique positionné à son contact (ou l'inverse). L'homme de métier comprendra que l'invention s'applique mutatis mutandis à cette utilisation, et que le sens longitudinal désigne alors, pour ne prendre que cet exemple, I'axe d'avancement relatif du The device and method according to the invention can also be applied to a test device called "rolling" (it is a rotating cylinder, which drives a tire positioned in contact (or vice versa). Those skilled in the art will understand that the invention applies mutatis mutandis to this use, and that the longitudinal direction then designates, to take only this example, the relative axis of advance of the
pneumatique sur la rouleuse).pneumatic on the rolling machine).
Cette solution (montage sur rouleuse) permet de maîtriser la position du pneumatique par rapport aux différents capteurs d'effort, d'autre part, à l'aide de codeurs positionnés sur l'axe de la rouleuse et le moyeu de la roue sous test, on peut également maîtriser l'azimut du pneu par rapport aux dits capteurs. Cette maîtrise peut alors permettre de se dispenser d'effectuer la This solution (roller mounting) allows to control the position of the tire with respect to the different force sensors, on the other hand, using encoders positioned on the axis of the wheel and the hub of the wheel under test. it is also possible to control the azimuth of the tire with respect to said sensors. This mastery can then be used to dispense with performing the
visualisation optique de l'aire de contact. optical visualization of the contact area.
En outre, elle permet de réaliser le nombre minimum de mesures pour arriver à disposer de toutes les mesures nécessaires à la reconstruction In addition, it makes it possible to achieve the minimum number of measures to obtain all the necessary measures for reconstruction.
de l'aire de contact.of the contact area.
Un dessin (Figure 2) correspondant à une telle utilisation est fourni ci- A drawing (Figure 2) corresponding to such use is provided below.
après. Par " localisation " de la roue (dans le cas particulier considéré) , on comprend entre autres, lorsqu'il s'agit d'une mesure portant sur une roue ou un pneumatique, la détermination de l'azimut roue et le positionnement de la roue dans le repère sol en x et y (éventuellement z). On rappelle que l'azimut roue est l'angle formé entre un repère fixé sur la roue et un repère angulaire fixe, par exemple le sol ou une parallèle sol. L'azimut roue donne donc une indication précise de la rotation de la roue. Lorsqu'il ne s'agit pas d'un pneumatique ou d'une roue, par exemple mesure " aéro " ou " hydro " sur une aile d'avion, etc...., la " localisation " consiste à déterminer la position dans le repère sol x, y, z, de l'objet ou véhicule (à noter que, lorsque l'on effectue une mesure sur un pneumatique, on peut aussi " localiser " le pneumatique directement par une mesure de bord de piste ou analogue, comme il sera indiqué ci-dessous, sans passer par la détermination de l'azimut). A noter aussi que le vocable, caractérisation de forme ", souvent accolé au vocable " localisation >, désigne la détermination de la forme d'au moins une partie de l'objet ou véhicule, en relation avec la mesure à effectuer. Comme il sera dit ci-dessous, on utilise des moyens after. By "location" of the wheel (in the particular case considered), it is understood inter alia, when it is a measurement relating to a wheel or a tire, the determination of the wheel azimuth and the positioning of the wheel. wheel in the ground reference in x and y (possibly z). It is recalled that the wheel azimuth is the angle formed between a mark fixed on the wheel and a fixed angular reference mark, for example the ground or a parallel ground. The wheel azimuth gives a precise indication of the rotation of the wheel. When it is not a tire or a wheel, for example "aero" or "hydro" measurement on an airplane wing, etc., the "location" consists in determining the position in the ground reference x, y, z, of the object or vehicle (note that, when a measurement is taken on a tire, it is also possible to "locate" the tire directly by a track edge measurement or the like , as will be indicated below, without going through the determination of the azimuth). It should also be noted that the term "characterization of form", often appended to the word "localization", refers to the determination of the shape of at least a part of the object or vehicle, in relation to the measurement to be made. As will be said below, we use means
de mesure " bord de piste " (3D etc...). measurement "edge of the track" (3D etc ...).
" x " désigne les effets ou efforts dans le sens longitudinal, " y " dans le sens dit latéral ou transversal, et " z " dans le sens vertical (effet de pression). Selon la définition générale de l'invention, la matrice de capteurs est de forme quelconque et est constituée de capteurs ou de combinaisons de capteurs quelconques, notamment, mais à titre non limitatif, de capteurs de pression et / ou d'effort (éventuellement de différents types et/ou "x" refers to effects or forces in the longitudinal direction, "y" in the lateral or transverse sense, and "z" in the vertical direction (pressure effect). According to the general definition of the invention, the sensor array is of any shape and consists of sensors or any combination of sensors, including, but not limited to, pressure and / or stress sensors (optionally different types and / or
éventuellement en combinaison avec d'autres catégories de capteurs). possibly in combination with other categories of sensors).
Selon un mode de réalisation particulier, il s'agit d'au moins une barrette de capteurs de pression insérée au sol, ou de capteurs placés de manière non symétrique, ou d'un nuage de capteurs et variations According to a particular embodiment, it consists of at least one bar of pressure sensors inserted on the ground, or of sensors placed in a non-symmetrical manner, or of a cloud of sensors and variations.
analogues qui apparaîtront clairement à l'homme de métier. analogues which will become apparent to those skilled in the art.
On pourra aussi utiliser une matrice composée de plusieurs matrices différentes (en matière de forme, de capteurs, de disposition des capteurs, etc...), de manière directement accessible à l'homme du métier, adaptée à ses besoins particuliers dictés par l'objet et le type de mesure. Un remplacement des capteurs d'effort par des capteurs de pression permet par exemple, en ambiance hydrodynamique (présence d'un liquide sur la piste dans la zone de mesure), d'établir une cartographie des pressions dans la sculpture du pneumatique, d'en déduire les vitesses d'écoulement de l'eau dans les canaux de la sculpture (application de la formule de Bernoulli P+pgz+1/2pv2 = cte) A titre d'application de ce mode de réalisation particulier, on citera l'obtention, en ambiance aérodynamique (c'est-à-dire, même procédé mis en oeuvre dans l'air ou un gaz ou sur une piste sèche), d'une vraie cartographie des effets de sol générés par le passage du < véhicule " sur la zone de mesure. Un tel système " aéro " peut être inséré soit dans le sol soit hors sol (par exemple, et à titre non limitatif, sur un portique portant des capteurs et disposé au dessus de la zone de mesure). Une application réside par exemple dans la mesure de l'effet du passage d'un aileron de voiture de compétition, ou d'une aile d'aéronef, ou de toute autre pièce aérodynamique, avec réalisation d'un " découpement laminaire " (comme en soufflerie, mais avec les It will also be possible to use a matrix composed of several different matrices (in terms of shape, sensors, arrangement of the sensors, etc.), in a manner directly accessible to those skilled in the art, adapted to their particular needs dictated by the object and the type of measurement. A replacement of the force sensors by pressure sensors makes it possible, for example, in a hydrodynamic environment (presence of a liquid on the track in the measurement zone), to establish a map of the pressures in the tire tread pattern. to deduce the flow velocities of the water in the channels of the sculpture (application of the Bernoulli formula P + pgz + 1 / 2pv2 = cte) As an application of this particular embodiment, mention may be made of obtaining, in an aerodynamic environment (that is to say, the same process used in air or a gas or on a dry runway), a real mapping of the ground effects generated by the passage of the "vehicle" This "aero" system can be inserted either in the ground or above ground (for example, and without limitation, on a gantry carrying sensors and disposed above the measurement zone). application lies for example in the measurement of the effect of passing a wing fin of competition, or an aircraft wing, or any other aerodynamic part, with a "laminar cut" (as in a wind tunnel, but with
avantages décisifs, par rapport à des essais en soufflerie, mentionnés ci- decisive advantages over wind tunnel tests mentioned above.
dessous). Dans tous les cas de figures, les capteurs (sous forme de " barrette, de " nuage " ou autre, peuvent être fixes et l'objet ou véhicule mobile, ou bien l'inverse (véhicule ou objet fixe et capteurs mobiles par rapport à lui notamment dans le " sens longitudinal ", par exemple pour étudier l'effet au sol d'une aile d'avion en soufflerie aérodynamique, ou d'une below). In all cases, the sensors (in the form of a "bar", "cloud" or the like) can be fixed and the moving object or vehicle, or vice versa (vehicle or fixed object and mobile sensors with respect to in particular in the "longitudinal direction", for example to study the ground effect of an aircraft wing in aerodynamic wind tunnel, or a
coque de navire en bassin de carène, et analogues). hull of ship in hull basin, and the like).
Dans le cas o le positionnement des capteurs n'est pas longitudinal, on peut avoir accès à des mesures d'efforts ou d'effets au sol d'un véhicule ou objet en virage, ce qui remplacera très avantageusement les mesures actuelles effectuées en soufflerie o l'on effectue des mesures avec un angle de l'ordre de 10 - 15 par rapport au sens longitudinal, pour In the case where the positioning of the sensors is not longitudinal, it is possible to have access to measurements of forces or effects on the ground of a vehicle or object in a turn, which will very advantageously replace the current measurements made in the wind tunnel. measurements are made at an angle of the order of 10-15 compared to the longitudinal direction, for
simuler très partiellement un virage. very partially simulate a turn.
L'avantage de l'invention est naturellement que, contrairement au recours à des souffleries, on effectue les mesures sur un véhicule ou objet réel (et non une maquette) et en conditions réelles de déplacement The advantage of the invention is naturally that, unlike the use of wind tunnels, measurements are made on a vehicle or real object (and not a model) and in real conditions of displacement
(y compris le contexte ambiant).(including the surrounding context).
Description détaillée de l'invention Detailed description of the invention
Le procédé selon l'invention comprend deux étapes 1 mesures 2 reconstitution d'une aire d'effets au sol ou éventuellement de The method according to the invention comprises two steps 1 measurements 2 reconstitution of an area of effects on the ground or possibly of
contact.contact.
Le procédé d'obtention d'une cartographie d'aire de contact ou plus généralement d'efforts ou d'effets, avec ou sans contact, vise à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py ("< positionnement ") et éventuellement Pz de l'aire d'efforts ou d'effets ou de contact les forces The method of obtaining a contact area map or more generally of efforts or effects, with or without contact, aims to assign to each coordinate point Px, Py ("<positioning") and possibly Pz of the area of effort or effects or contact the forces
Fx, Fy, Fz générées par le contact, I'effet ou l'effort. Fx, Fy, Fz generated by contact, effect, or effort.
La difficulté du problème vient précisément, et cela n'a pas été résolu dans l'art antérieur, à réaliser cette " vraie " cartographie et non pas des mesures moyennes selon des azimuts roue différents, ou des The difficulty of the problem comes precisely, and this has not been solved in the prior art, to achieve this "true" mapping and not average measurements according to different wheel azimuths, or
" localisations " différentes, ou des approximations etc.... "localizations" different, or approximations etc ....
L'invention concerne Un procédé (et le dispositif correspondant) pour réaliser une cartographie - des effets (dont les efforts, avec ou sans " contact ") tridimensionnels Fx, Fy, Fz - générés en chaque point i (xi, yi, zi) d'une " aire," " au sol ", ladite aire pouvant être constituée d'une seule aire ou au contraire de plusieurs aires fragmentaires, et formant une ou plusieurs surfaces établie(s) au sol, le " sol " pouvant être le fond marin, un bassin de carène, une piste d'essai, une route et analogues, et / ou au dessus de la zone d'essai, et / ou latéralement par rapport à celle-ci, sous une ou des orientation(s) quelconques, de forme(s) quelconque(s) adaptées aux mesures concernées, 1 5 ci-après " aire " et respectivement " sol " par simplicité, - par le passage d'un ou d'au moins une partie d'un " objet ou véhicule ", * et notamment, en mode de mesures de " contact ", d'au moins un pneumatique d'une roue ou plus généralement d'une bande de roulement de cet " objet ou véhicule ", * et / ou notamment d' au moins un élément aérodynamique ou hydrodynamique de cet " objet ou véhicule ", en mode de mesures " aérodynamique ou hydrodynamique ", sur, au dessus, au dessous, ou au voisinage de ladite " aire ", caractérisé en ce qu'il comprend deux étapes principales: 1 mesures de paramètres d'effets dans l'< aire " " au sol " par A Au moins une matrice de capteurs, de longueur et / ou de largeur généralement inférieures à celles de l'aire d'effets au sol (avec ou sans contact), dans le sens longitudinal (c'est-à-dire de passage) ou non, et composée de capteurs d'efforts, identiques ou non, et mono-, di-, et/ou tridimensionnels, de préférence tridimensionnels, * B éventuellement un moyen de caractérisation de forme et / ou de localisation dans le repère sol (c'est-à-dire par rapport à un repère de la zone d'essai ou en particulier de l'aire), par exemple une prise d'image et / ou un ensemble de capteurs adaptés à une caractérisation de forme et / ou de localisation, notamment un ensemble de capteurs de mesure de distance, au niveau de la zone ou " aire >" o se font sentir les effets ou efforts, permettant la localisation d'une partie déterminée du < véhicule ou objet " par rapport à un repère sol, 2 reconstitution d'une cartographie d'aire des efforts (d'effets au < sol " ou éventuellement de contact au " sol ") par un moyen approprié de traitement utilisant ou intégrant ou tenant compte de la relation entre l'effet créé (1 A) et éventuellement la forme de l'objet ou The invention relates to a method (and the corresponding device) for mapping - effects (whose forces, with or without "contact") three-dimensional Fx, Fy, Fz - generated at each point i (xi, yi, zi). of an "area," "on the ground", said area being able to consist of a single area or on the contrary of several fragmentary areas, and forming one or more surfaces established on the ground, the "ground" possibly being the seabed, a hull basin, a test track, a road and the like, and / or above the test area, and / or laterally thereto, under one or more orientation (s) any of any shape (s) adapted to the relevant measures, hereinafter "area" and respectively "ground" for simplicity, - by the passage of one or at least a part of a " object or vehicle ", * and in particular, in the" contact "measurement mode, at least one tire of a wheel or more generally a tread of this" object or vehicle ", * and / or in particular at least one aerodynamic or hydrodynamic element of this" object or vehicle ", in" aerodynamic or hydrodynamic "measurement mode, on, above, below or in the vicinity of "area", characterized in that it comprises two main steps: 1 measurements of effect parameters in the "area" "on the ground" by A At least one matrix of sensors, generally of length and / or width those of the ground effect area (with or without contact), in the longitudinal direction (that is to say of passage) or not, and composed of effort sensors, identical or not, and mono -, di-, and / or three-dimensional, preferably three-dimensional, * B possibly form characterization means and / or localization in the ground reference (that is to say relative to a reference of the area of test or in particular of the area), for example an image capture and / or a set of sensors adapted to a particular character. form and / or location, in particular a set of distance measuring sensors, at the level of the zone or "area>" where the effects or forces are felt, allowing the location of a determined part of the <vehicle or object "with respect to a ground reference, 2 reconstitution of an area of effort mapping (of" ground "effects or possibly of" ground "contact) by an appropriate means of treatment using or integrating or taking into account the relation between the created effect (1 A) and possibly the shape of the object or
véhicule ou partie de celui-ci ayant généré ledit effet (1 B). vehicle or part thereof having generated said effect (1 B).
Selon un mode de réalisation, la matrice de capteurs est constituée de capteurs ou de combinaisons quelconques de capteurs quelconques, notamment de capteurs de pression et / ou d'effort (éventuellement de différents types et/ou éventuellement en combinaison avec d'autres According to one embodiment, the sensor array consists of sensors or any combination of any sensors, including pressure sensors and / or effort (possibly of different types and / or possibly in combination with other
catégories de capteurs).categories of sensors).
Selon encore un mode de réalisation préféré, la matrice de capteurs est constituée d'au moins une barrette de capteurs de pression et/ou d'efforts, de tels capteurs étant placés de manière non symétrique ou symétrique, et / ou d'au moins un nuage de tels capteurs ou combinaison de tels capteurs, inséré(e)(s) dans 1',, aire >, (c'est-à-dire au " sol " et / ou sur un ou plusieurs support(s) hors sol comme un portique placé au dessus de la zone d'essai ou un ou plusieurs support(s) latéral(aux) d'orientation(s) quelconque(s), et de forme(s) et de disposition(s) According to another preferred embodiment, the sensor array consists of at least one array of pressure and / or force sensors, such sensors being placed in a non-symmetrical or symmetrical manner, and / or at least one a cloud of such sensors or combination of such sensors, inserted in the "area", (ie "ground" and / or on one or more support (s) out ground as a gantry placed above the test area or one or more lateral support (s) of any orientation (s), shape (s) and arrangement (s)
spatiale(s) quelconques).any spatial (s)).
Selon un mode de réalisation préféré, les capteurs (sous forme de cc barrette ", de " nuage " ou autre), peuvent être fixes et l'objet ou véhicule mobile, ou bien l'inverse (véhicule ou objet fixe et capteurs mobiles par rapport à lui notamment dans le " sens longitudinal ") ou bien en ce que les capteurs et l'objet ou véhicule sont mobiles de According to a preferred embodiment, the sensors (in the form of a "bar", "cloud" or the like) can be fixed and the mobile object or vehicle, or the opposite (vehicle or fixed object and mobile sensors by in particular in the "longitudinal direction") or in that the sensors and the object or vehicle are movable from
manière quelconque l'un par rapport à l'autre. any way with respect to each other.
Selon un mode de réalisation préféré, les moyens (1 B) de détermination de forme et / ou de localisation de l'objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, dans le repère ", sol ", sont choisis parmi au moins une caméra insérée dans le " sol " derrière un ou des hublots et / ou prismes et / ou autres dispositifs transparents, et / ou insérés dans le sol ou hors sol par exemple sur le bord de l'aire, parmi des diodes ou matrices de diodes, et / ou des moyens photogrammétriques et / ou stéréophotogrammétriques, et / ou parmi des capteurs de mesure de distance, de préférence sans contact (capteurs à ultra sons, laser, par triangulation optique, analyse optique de la déformation d'un réseau projeté, projection de franges, capteurs 3D), fonctionnant en visualisation According to a preferred embodiment, the means (1 B) for determining the shape and / or location of the object or vehicle, or at least part of it, in the "ground" reference, are selected from at least one camera inserted in the "ground" behind one or more portholes and / or prisms and / or other transparent devices, and / or inserted in the ground or above ground, for example on the edge of the area, among diodes or diode matrices, and / or photogrammetric and / or stereophotogrammetric means, and / or among distance measuring sensors, preferably non-contact sensors (ultrasonic sensors, laser, optical triangulation, optical analysis of the deformation of 'a projected network, projection of fringes, 3D sensors), functioning in visualization
instantanée de la totalité de l'objet, ou en balayage de l'objet. snapshot of the entire object, or scan the object.
On décrira ci dessous un mode de mise en ceuvre particulier du procédé et du dispositif selon l'invention en conditions dites " aérodynamiques " ou " hydrodynamiques ", c'est-à-dire par passage d'un objet ou véhicule au dessus / voisinage d'une " aire " au " sol ", dans un milieu tel qu'un fluide comme l'eau, I'air, un gaz, un fluide aqueux ou non aqueux, et analogues, sans contact de l'objet avec l'aire, par simplification A particular mode of implementation of the method and the device according to the invention will be described below in conditions called "aerodynamic" or "hydrodynamic", that is to say by passing an object or vehicle overhead / neighborhood of a "surface" to "soil", in a medium such as a fluid such as water, air, a gas, an aqueous or non-aqueous fluid, and the like, without contact of the object with the area, for simplification
<< MODE AERO "<< AERO MODE
Résumé: Le dispositif (et le procédé) proposé permet de qualifier l'aérodynamique d'un véhicule ou objet, en roulage ou non, et particulièrement de Summary: The proposed device (and method) makes it possible to qualify the aerodynamics of a vehicle or object, in rolling or not, and particularly of
dissocier l'effet de sol du reste de l'aérodynamique du véhicule. dissociate the ground effect from the rest of the aerodynamics of the vehicle.
Il permet en outre une analyse approfondie de la cartographie des pressions et dépressions et des vitesses d'écoulement d'air sous et aux It also allows in-depth analysis of the mapping of pressures and depressions and air velocities under and to
alentours du véhicule.around the vehicle.
Description:Description:
Le dispositif se compose d'une barrette de capteurs de pression insérée dans le sol, placée sensiblement perpendiculairement à l'axe du véhicule. Les capteurs qui composent la barrette sont espacés d'une distance comprise entre zéro et quelques centièmes de millimètres ou quelques centimètres (ou quelques dizaines de centimètres ou plus, notamment pour les mesures en soufflerie, de l'ordre de 20 à 30 cm) et sont positionnés préférentiellement alignés, en quinconce ou en V, tête bêche, etc.... Ils sont de préférence affleurants par rapport à la partie supérieure de la barrette, mais peuvent être en retrait ou dépasser The device consists of a bar of pressure sensors inserted in the ground, placed substantially perpendicular to the axis of the vehicle. The sensors that make up the bar are spaced apart by a distance between zero and a few hundredths of a millimeter or a few centimeters (or a few tens of centimeters or more, especially for wind tunnel measurements, of the order of 20 to 30 cm) and are preferably positioned aligned, staggered or V, head to tail, etc .... They are preferably flush with respect to the upper part of the bar, but can be recessed or exceed
légèrement en fonction des besoins. slightly as needed.
Le dispositif (<< barette ") peut également être composé d'un nuage de capteurs, de plusieurs nuages, de plusieurs barrettes,. ou combinaisons de ces formules, éventuellement successivement dans le sens The device ("barette") can also be composed of a cloud of sensors, of several clouds, of several bars, or combinations of these formulas, possibly successively in the direction
longitudinal, et/ou dans le sens transversal et /ou vertical. longitudinal, and / or in the transverse and / or vertical direction.
Comme indiqué plus haut, ces combinaisons peuvent être réparties spatialement en fonction des essais à mener. As indicated above, these combinations can be spatially distributed according to the tests to be carried out.
Lors du passage du véhicule ou objet, il est effectué une acquisition sur l'ensemble des capteurs de la barrette (le mot " barrette " étant pris During the passage of the vehicle or object, an acquisition is made on all the sensors of the bar (the word "bar" being taken
dans la présente demande dans son sens large énoncé ci-dessus). in the present application in its broad sense stated above).
Cette acquisition peut commencer quelques mètres avant le passage du véhicule, et peut se terminer quelques mètres ou dizaines de mètres This acquisition can start a few meters before the passage of the vehicle, and can end a few meters or tens of meters
après le passage du véhicule.after the passage of the vehicle.
Les acquisitions ainsi effectuées permettent d'établir une cartographie des pressions et dépressions mesurées au sol lors du passage du véhicule, s'il s'agit de capteurs de pression, ou d'autres paramètres en fonction de la nature des capteurs. On pourra aussi combiner différents types de capteurs, comme une barrette de capteurs de pression et une barrette de capteurs de distance, ces derniers permettant par exemple de mesurer la hauteur d'un châssis de véhicule, et combinaisons analogues. Si les capteurs ne sont pas alignés perpendiculairement par rapport à l'axe de la piste ou sensiblement par rapport à l'axe d'avancement du véhicule, il peut être effectué un recalage temporel afin d'aligner The acquisitions thus made make it possible to establish a map of the pressures and depressions measured on the ground during the passage of the vehicle, in the case of pressure sensors, or other parameters depending on the nature of the sensors. It will also be possible to combine different types of sensors, such as a pressure sensor strip and a distance sensor strip, the latter making it possible, for example, to measure the height of a vehicle chassis, and similar combinations. If the sensors are not aligned perpendicularly to the centreline of the runway or substantially in relation to the forward axis of the vehicle, a time registration may be performed to align
" virtuellement" les acquisitions."virtually" acquisitions.
A partir de la mesure de la vitesse et de l'accélération du véhicule et du plan du véhicule vu du dessous, il est déduit à chaque instant de l'acquisition, la position des aires de contact des pneumatiques du véhicule, ceci permet d'exclure des mesures et de la cartographie les surfaces correspondant aux aires de contact des pneumatiques Ces mesures sont avantageusement complétées par des mesures d'efforts longitudinaux, transversaux et verticaux effectués sur chacune From the measurement of the speed and the acceleration of the vehicle and the plane of the vehicle seen from below, it is deduced at each moment of the acquisition, the position of the contact areas of the tires of the vehicle, this allows to exclude from measurement and mapping surfaces corresponding to the contact areas of the tires. These measurements are advantageously supplemented by measurements of longitudinal, transverse and vertical forces on each
des roues à partir de pavés de mesures insérés dans le sol. wheels from measuring blocks inserted into the ground.
Ces dernières mesures sont effectuées dans les mêmes conditions que les précédentes et permettent de déduire par soustraction des efforts de dépression mesurés au sol, et des charges statiques du véhicule les éléments essentiels des efforts aérodynamiques générés par la partie supérieure du véhicule (Efforts globaux mesurés sur les roues = effet de sol + charges statiques, + inertie en dynamique + charge aérodynamique These last measurements are made under the same conditions as the previous ones and make it possible to deduce by subtraction of the depression forces measured on the ground, and the static loads of the vehicle the essential elements of the aerodynamic forces generated by the upper part of the vehicle (Global efforts measured on the wheels = ground effect + static loads, + dynamic inertia + aerodynamic load
des parties médianes et supérieures du véhicule). median and upper parts of the vehicle).
Il en est déduit: À la cartographie de l'effet de sol du véhicule, I'efficacité globale de lI'effet de sol, sa répartition, la position du barycentre de la dépression par rapport au véhicule, * les caractéristiques du front d'onde en amont du véhicule dont en particulier l'intensité, * les vitesses d'écoulement d'air entre le véhicule et le sol, 10. les caractéristiques de la traînée aérodynamique en aval du véhicule dont en particulier l'intensité, les effets aérodynamiques globaux, leur efficacité globale, leur répartition par roue, la position de leur barycentre par rapport au véhicule, les effets aérodynamiques générés par la partie supérieure du véhicule, I'efficacité globale de ces effets aérodynamiques, leur répartition par roue, la position de leur barycentre par rapport au véhicule. Dans un même ordre d'idée, si l'on remplace les capteurs de pression par des capteurs de distance, tels que précisés plus haut, il est possible de mesurer des géométries de châssis, carrosserie, fond plat ou tout It is deduced from this: The mapping of the ground effect of the vehicle, the overall efficiency of the soil effect, its distribution, the position of the barycenter of the depression with respect to the vehicle, the characteristics of the front of the vehicle. wave upstream of the vehicle including in particular the intensity, * the air velocities between the vehicle and the ground, 10. the characteristics of aerodynamic drag downstream of the vehicle including the intensity, aerodynamic effects their overall efficiency, their distribution by wheel, the position of their barycentre with respect to the vehicle, the aerodynamic effects generated by the upper part of the vehicle, the overall efficiency of these aerodynamic effects, their distribution by wheel, the position of their center of gravity relative to the vehicle. In a similar vein, if the pressure sensors are replaced by distance sensors, as specified above, it is possible to measure chassis, bodywork, flat bottom or any other geometries.
autre élément rattaché au véhicule. other element attached to the vehicle.
On pourra naturellement combiner les deux moyens de mesures. We can naturally combine the two means of measurement.
De même les dispositifs précédemment cités peuvent être utilisés hors sol afin de mesurer des cartographies de pression (et / ou des géométries dans l'espace, afin de corréler éventuellement les deux Similarly, the aforementioned devices can be used above ground to measure pressure maps (and / or geometries in space, in order to possibly correlate the two
mesures) d'un objet lors de son passage. measurements) of an object during its passage.
Dans ce dernier cas notamment, la barrette de capteurs ou le nuage de In the latter case, in particular, the sensor array or the cloud of
capteur peuvent être tridimensionnels. sensor can be three-dimensional.
Dans une variante majeure améliorant sensiblement l'interprétation des résultats de mesure, le procédé de mesure des pressions sera complété par un second procédé de mesure: Ce second procédé de mesure pourra prendre deux formes (la In a major variant substantially improving the interpretation of the measurement results, the pressure measuring method will be completed by a second measuring method: This second measuring method can take two forms (the
combinaison des deux formes étant également possible). combination of the two forms being also possible).
Suivant la première forme, le procédé sera constitué d'un moyen de visualisation de l'objet générant la pression ou la dépression (aussi According to the first form, the method will consist of a visualization means of the object generating the pressure or the depression (also
dénommées ici plus généralement " effets " comme précisé ci-dessus). referred to here more generally "effects" as specified above).
Dans ce but et dans la configuration o le moyen est inséré dans le " sol ", des caméras seront insérées dans la piste ou autre " sol ", ou sous un ou des hublots transparents. Les caméras permettront soit d'effectuer une visualisation instantanée de la totalité de l'objet, soit d'effectuer un balayage de l'objet, celui-ci avançant dans le champ des caméras (on pourra ici utiliser des caméras linéaires ou des caméras matricielles). Ce procédé global permet de disposer de la cartographie de l'effet créé au sol superposé à la forme bidimensionnelle de l'objet For this purpose and in the configuration where the means is inserted in the "ground", cameras will be inserted in the track or other "ground", or under one or more transparent portholes. The cameras will allow either an instantaneous visualization of the entire object, or a scanning of the object, the latter advancing into the field of cameras (here we can use linear cameras or matrix cameras ). This global method makes it possible to have the cartography of the effect created on the ground superimposed on the two-dimensional shape of the object
générant cet effet.generating this effect.
Suivant la seconde forme, le procédé sera constitué de capteurs de mesure de distance de préférence sans contact (capteurs à ultra sons, laser, par triangulation optique, analyse optique de la déformation d'un réseau projeté). Comme précédemment, les capteurs permettront soit d'effectuer une mesure bi ou tridimensionnelle instantanée de la totalité de l'objet, soit d'effectuer un balayage de l'objet, celui-ci avançant dans le champ des capteurs. Ce procédé global permet de disposer de la cartographie de l'effet créé au sol superposé à la forme According to the second form, the method will consist of preferably non-contact distance measuring sensors (ultrasonic sensors, laser, optical triangulation, optical analysis of the deformation of a projected network). As before, the sensors will make it possible to perform a bi or three-dimensional instantaneous measurement of the entire object, or to perform a scanning of the object, the latter advancing in the field of the sensors. This global process makes it possible to have the cartography of the effect created on the ground superimposed on the shape
tridimenssionnelle de l'objet générant cet effet. tridimensional of the object generating this effect.
Cette variante majeure permet de disposer de l'effet aérodynamique généré ainsi que de la forme de l'objet qui peut être par exemple un This major variant makes it possible to have the aerodynamic effect generated as well as the shape of the object which can be for example a
aileron ou un soubassement de véhicule de compétition. fin or underbody of a competition vehicle.
On peut également déduire à l'aide de ce dispositif complet les We can also deduce with the aid of this complete device the
déformations de l'objet engendrées par les effets aérodynamiques. deformations of the object generated by the aerodynamic effects.
Ce type de dispositif peut également être mis à profit dans les domaines aéronautique et naval (en particulier lors des essais en soufflerie ou bassin o le nuage de capteurs doit être déplacé par rapport à la maquette, celle-ci n'avançant pas) AVANTAGES de l'invention en mode " AERO ": A ce jour, il n'existe pas de moyen d'effectuer de vraie cartographie des This type of device can also be used in the aeronautical and naval fields (in particular during wind tunnel or basin tests where the cloud of sensors must be moved relative to the model, the latter not advancing) ADVANTAGES of the invention in "AERO" mode: To date, there is no way to perform real mapping of
effets au " sol ", aérodynamique ou hydrodynamique. effects on "ground", aerodynamic or hydrodynamic.
Le dispositif de l'invention ne nécessite qu'un nombre réduit de capteurs, et est donc fiable et de faible coût de maintenance. Il permet de relier l'effet mesuré au sol aux caractéristiques de l'objet (on relie ainsi la forme et l'effet de la forme au sol) comme par exemple forme et effet associé d'un soubassement de véhicule, d'un aileron de The device of the invention requires only a small number of sensors, and is therefore reliable and low maintenance cost. It makes it possible to relate the effect measured to the ground to the characteristics of the object (thus connecting the shape and the effect of the shape to the ground) such as the shape and the associated effect of a vehicle underbody, a fin of
véhicule de compétition du type Formule 1, et analogues. competition vehicle of the Formula 1 type, and the like.
Il permet de plus de mesurer la déformation de l'objet créée par l'effet au sol lui même, c'est-à-dire la déformation de l'objet " induite " par son propre passage. Il suffit dans ce cas de comparer la cartographie obtenue selon l'invention avec une forme de référence, soit forme de It also allows to measure the deformation of the object created by the effect on the ground itself, that is to say the deformation of the object "induced" by its own passage. In this case, it suffices to compare the map obtained according to the invention with a reference form, namely
l'objet au repos, soit forme théorique ou modélisée. the object at rest, either theoretical or modeled form.
L'invention permet des mesures dont la qualité est au moins égale aux mesures effectuées en soufflerie, avec les avantages décisifs de ne pas être dépendants de la proximité d'une soufflerie, de ne pas être tributaire de maquettes ni de la préparation des essais, de pouvoir être répétés de nombreuses fois sans contraintes, et de prendre en compte les conditions réelles de déplacement d'un objet réel, sur une aire de mesure réelle, et l'environnement réel (dans une soufflerie, le flux est trop " propre " c'est-à-dire que l'écoulement est trop laminaire; au contraire, I'invention permet d'intégrer les effets des inévitables turbulences et aléas du milieu dans lequel se déplace l'objet, et vrai The invention allows measurements whose quality is at least equal to the measurements made in the wind tunnel, with the decisive advantages of not being dependent on the proximity of a wind tunnel, not being dependent on models or the preparation of tests, to be able to be repeated many times without constraints, and to take into account the real conditions of displacement of a real object, on a real measurement area, and the real environment (in a wind tunnel, the flow is too "clean" that is to say that the flow is too laminar, on the contrary, the invention makes it possible to integrate the effects of the inevitable turbulences and hazards of the medium in which the object moves, and true
<< sol " défilant)."floor" scrolling).
On peut également combiner plusieurs paramètres, par exemple cartographie au sol avec déplacement dans le sens longitudinal tout en soumettant la zone d'essai à un vent " de travers >> ou de face ou de dos (essais impossibles ou non réalistes en soufflerie, et en tous cas impossibles à interpréter), et conditions analogues, ce qui permet de mesurer l'effet d'un tel vent de travers, de face, de dos, oblique,..., sur un véhicule, un avion (simulation des phases d'atterrissage ou de décollage) etc... It is also possible to combine several parameters, for example longitudinally moving ground mapping while subjecting the test area to a "cross" or face or back wind (impossible or unrealistic tests in the wind tunnel, and in any case impossible to interpret), and similar conditions, which makes it possible to measure the effect of such a wind across, face, back, oblique, ..., on a vehicle, an airplane (phase simulation landing or takeoff) etc ...
Description détaillée du mode " aéro " Detailed description of the "aero" mode
Selon ce mode, I'invention concerne un procédé (et un dispositf correspondant) tels que décrits ci dessus, caractérisé en ce que on opère en ambiance aérodynamique ou hydrodynamique ( mise en oeuvre du procédé dans l'air ou un gaz ou un autre fluide comme un liquide tel que l'eau) et on réalise une vraie cartographie des effets générés au " sol " par le passage du, véhicule " sur ou au According to this mode, the invention relates to a method (and a corresponding device) as described above, characterized in that one operates in an aerodynamic or hydrodynamic environment (implementation of the process in the air or a gas or other fluid as a liquid such as water) and real cartography of the effects generated on the "ground" by the passage of the "vehicle" on or
voisinage de la zone ou " aire " de mesure. neighborhood of the area or "area" of measurement.
On comprendra que, dans toute la demande, la description du It will be understood that, throughout the application, the description of the
, procédé " donne aussi la description du " dispositif " , method "also gives the description of the" device "
correspondant, sans qu'il soit nécessaire de dupliquer toutes les corresponding, without the need to duplicate all
descriptions.descriptions.
Selon un mode de réalisation préféré, I'invention concerne dans ce mode " aéro " un procédé caractérisé en ce que on opère en milieu hydrodynamique, notamment dans l'eau, les moyens de mesure 1 A étant placés au fond marin, ou sur le fond ou le pourtour d'un bassin de According to a preferred embodiment, the invention relates in this mode "aero" a method characterized in that one operates in a hydrodynamic medium, especially in water, the measuring means 1A being placed at the seabed, or on the bottom or around a basin of
carène, bassin, piscine et analogues. hull, pool, pool and the like.
Selon ce même mode, I'invention concerne encore un procédé caractérisé en ce que on opère en milieu aérodynamique ou hydrodynamique, notamment dans l'eau, les moyens de mesure 1A étant insérés dans une piste ou un portique, un tunnel, un sol défilant de According to this same mode, the invention also relates to a process characterized in that one operates in an aerodynamic or hydrodynamic medium, especially in water, the measuring means 1A being inserted into a track or a gantry, a tunnel, a moving floor of
soufflerie et analogues.wind tunnel and the like.
Selon encore un mode de réalisation préféré, I'invention concerne un procédé d'obtention d'une cartographie d' "< aire " d'efforts ou d'effets générés au <" sol," par le passage d'un " objet ou véhicule " ou d'au moins une partie de celui-ci, sans contact, visant à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py, Pz (" positionnement ") de l'aire d'efforts ou d'effets ou de contact, les forces Fx, Fy, Fz générées précisément en ce point par l'effet ou l'effort, caractérisé en ce que: - au niveau d'une aire d'effets ou d'efforts, composée de points de coordonnées (Pxi, Pyi), - on dispose d'une matrice de k moyens de mesure des efforts (Fxi, Fyi, Fzi) générés en chaque point i par le passage sur ou au voisinage de cette aire d'un objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, sans contact, notamment une matrice de k capteurs d'efforts, de préférence tridimensionnels, Mesures 1 - on effectue des mesures (1A) par lesdits moyens ci (par un passage du véhicule ou objet sur lesdits et / ou au voisinage desdits moyens ci) permettant d'accéder aux grandeurs (Fxi, Fyi et Fzi) (t) (mesurées directement par lesdits moyens) on effectue d'une part des mesures d'efforts (mesures 1 A) à l'aide d'une matrice de k capteurs d'effort ci de préférence tridimensionnelle; * les mesures d'effort sont effectuées pendant tout le passage du véhicule ou objet sur ou au voisinage de ladite matrice, soit pendant une durée d'au moins (L+l) / v avec: L: Longueur de l'aire d'effets au sol I1: Longueur de la matrice de capteurs v: Vitesse d'avancement du véhicule ou objet * chaque capteur ci avec (i < k) délivre donc à l'instant d'acquisition t l'ensemble des données suivantes: Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t) correspondant respectivement aux efforts mesurés à l'instant t par le capteur ci suivant l'axe longitudinal du repère de référence According to a further preferred embodiment, the invention relates to a method for obtaining a map of "<area" of forces or effects generated on the "ground," by the passage of an "object or vehicle "or at least a part thereof, without contact, intended to assign to each coordinate point Px, Py, Pz (" positioning ") of the area of effort or effects or contact, the forces Fx, Fy, Fz generated precisely at this point by the effect or the force, characterized in that: - at the level of an area of effects or efforts, composed of points of coordinates (Pxi, Pyi ), there is a matrix of k means for measuring the forces (Fxi, Fyi, Fzi) generated at each point i by the passage on or in the vicinity of this area of an object or vehicle, or at least a part of it, without contact, in particular a matrix of k force sensors, preferably three-dimensional, Measures 1 - measurements are made (1A) by said means ci (by a passage of the veh icule or object on said and / or in the vicinity of said means ci) for accessing the magnitudes (Fxi, Fyi and Fzi) (t) (measured directly by said means) is carried out on the one hand effort measurements (measurements 1A) with the aid of a matrix of k effort sensors, preferably three-dimensional; * the effort measurements are made during the entire passage of the vehicle or object on or in the vicinity of said matrix, or for a period of at least (L + 1) / v with: L: Length of the area of ground effects I1: Length of the sensor matrix v: Vehicle advance speed or object * each sensor ci with (i <k) thus delivers at the acquisition time t all of the following data: Fxi ( t), Fyi (t), Fzi (t) respectively corresponding to the forces measured at time t by the sensor ci along the longitudinal axis of the reference mark
(généralement le repère sol ou piste), I'axe transversal et l'axe vertical. (usually the ground or track mark), the transverse axis and the vertical axis.
* on obtient alors une base de données de triplets de mesures d'efforts de k colonnes et au moins (L+l) * F / v lignes avec F fréquence d'acquisition (les colonnes correspondant aux différents capteurs, les lignes correspondant aux différents instants t d'acquisition) * on effectue d'autre part (mesure 2B) - à l'aide d'au moins un moyen ML de localisation de type prise d'image, ou bord de piste ou d'un moyen de localisation embarqué sur le véhicule (ou d'une combinaison de ces moyens) une localisation spatiale en x, y, z de l'aire d'effets et /ou (en fonction du moyen ML) de I'objet ou véhicule à un instant t' qui est l'instant de ladite localisation, t' étant (éventuellement) différent de t en raison du décalage spatial (éventuel) entre le capteur ci et le moyen ML de localisation - on en déduit alors ses coordonnées (dans le repère de référence) qu'on appellera Px (t') Py (t') Pz (t') - comme on connaît Px (t'), Py (t') et Pz (t') à l'instant t' et qu'on connaît l'équation du mouvement ou la vitesse d'avancement de l'objet ou véhicule, sensiblement sa direction, ou sa direction (angle / axe longitudinal) précise, selon les moyens ML utilisés, et le positionnement de chaque capteur ci de la matrice d'effort dans le repère de référence ainsi que le positionnement du moyen de localisation ML dans ce même repère; on est capable de déterminer Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t) correspondant à chacun des triplets d'efforts Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t) mesurés par le capteur ci à l'instant t; - on constitue alors une base de données de sextuplets de mesures d'efforts, de k colonnes et (L+l)/v lignes: ( Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t), Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t)) O les colonnes correspondant aux différents capteurs, et les lignes correspondant aux différents instants t d'acquisition Reconstitution 2 de l'aire d'effets au " sol - on veut une vraie cartographie des efforts ou effets F correspondant à chaque point x, y, z de l'aire d'effets au " sol - on extrait donc de la base de données précédentes tous les sextuplets correspondant à ce point c'est-à- dire tels que x, y, z (j) (t) = x, y, z avec (j < k) on positionne alors chaque triplet d'effort Fxi (t), Fyi(t), Fzi (t) au point de coordonnées Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t) de l'aire, et - on constitue ainsi la cartographie des efforts générés au niveau de * we then obtain a database of triplets of effort measurements of k columns and at least (L + 1) * F / v lines with F acquisition frequency (the columns corresponding to the different sensors, the lines corresponding to the different instants t of acquisition) * is carried out on the other hand (measurement 2B) - using at least one means ML of image-taking type location, or edge of track or an onboard locating means on the vehicle (or a combination of these means) a spatial location in x, y, z of the area of effect and / or (depending on the means ML) of the object or vehicle at a time t ' which is the instant of said location, t 'being (possibly) different from t due to the spatial shift (if any) between the sensor ci and the ML means of localization - it then deduces its coordinates (in the reference reference) which we will call Px (t ') Py (t') Pz (t ') - as we know Px (t'), Py (t ') and Pz (t') at time t 'and that we knows the equation of the movement or the speed of advancement of the object or vehicle, substantially its direction, or its direction (angle / longitudinal axis), according to the means ML used, and the positioning of each sensor ci of the matrix d effort in the reference frame and the positioning of the locating means ML in this same frame; we are able to determine Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t) corresponding to each of the triplets of forces Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t) measured by the sensor ci at the instant t; a database of sextuplets of effort measurements, of k columns and (L + 1) / v lines is then constituted: (Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t), Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t)) O the columns corresponding to the different sensors, and the lines corresponding to the different instants t of acquisition Reconstitution 2 of the effects area in the "ground - one wants a real mapping of the efforts or effects F corresponding to each point x, y, z of the area of effects in "ground - so we extract from the previous database all sextuplets corresponding to this point that is to say such as x, y , z (j) (t) = x, y, z with (j <k) we then position each effort triplet Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t) at the coordinate point Pxi (t) , Pyi (t), Pzi (t) of the area, and - one thus constitutes the cartography of the efforts generated at the level of
l'aire d'effets au < sol " en chaque point x, y, z de l'aire. the area of effects at <ground "at each point x, y, z of the area.
L'invention concerne encore un procédé du type décrit caractérisé en ce que on effectue de plus une mesure d'efforts par contact au " sol " et on déduit, par soustraction des efforts mesurés au sol, et des charges statiques du véhicule ou objet, les éléments essentiels des efforts aérodynamiques ou hydrodynamiques générés. On décrira maintenant ci dessous le procédé particulier du type général ci-dessus (et donc, selon la convention établie, le dispositif correspondant), correspondant à une mesure d'efforts générés sur une < aire " au " sol " par un contact, comme par exemple le contact d'une roue ou d'un pneumatique ou d'une bande de roulement sur une piste, ou une empreinte digitale sur un bloc d'enregistrement de l'empreinte, ou le coc d'une balle de tennis sur une aire de mesure au sol, et autres applications déjà indiquées, soit par simplification The invention also relates to a method of the type described characterized in that it also performs a measurement of forces by contact at "ground" and deduced, by subtraction of the forces measured on the ground, and the static loads of the vehicle or object, the essential elements of aerodynamic or hydrodynamic forces generated. We will now describe below the particular method of the general type above (and therefore, according to the convention established, the corresponding device), corresponding to a measurement of forces generated on an "area" at "ground" by a contact, such as for example the contact of a wheel or a tire or a tread on a track, or a fingerprint on a recording block of the imprint, or the coc of a tennis ball on a ground measurement area, and other applications already indicated, either for simplification
<< MODE CONTACT >><< CONTACT MODE >>
L'invention concerne, selon ce mode particulier, un procédé, du type général décrit ci-dessus, d'obtention d'une cartographie d' "< aire "> de contact générés au << sol "> par le passage d'un << objet ou véhicule >> ou d'au moins une partie de celui-ci, avec contact, visant à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py, Pz (<< positionnement ") de l'aire de contact, les forces Fx, Fy, Fz générées précisément en ce point par le contact, caractérisé en ce que: - au niveau d'une aire de contact ou d'effets ou d'efforts, composée de points de coordonnées (Pxi, Pyi, Pzi), - on dispose d'une matrice de k moyens de mesure des efforts de contact (Fxi, Fyi, Fzi) générés en chaque point i par le passage sur cette aire de contact d'un pneumatique ou de toute bande de roulement d'un objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, notamment une matrice de k capteurs d'efforts, de préférence tridimensionnels, Mesures 1 - on effectue des mesures (1A) par lesdits moyens ci (par N passages successifs du véhicule ou objet sur lesdits moyens ci) permettant d'accéder aux grandeurs (Fxi, Fyi et Fzi) (t) (mesurées directement par lesdits moyens) - au passage n (avec n < N) on effectue d'une part des mesures d'efforts (mesures 1 A) à l'aide d'une matrice de k capteurs d'effort ci de préférence tridimensionnelle; * les mesures d'effort sont effectuées pendant tout le contact entre la matrice et l'aire de contact du pneumatique, soit pendant une durée d'au moins (L+l) / v avec: L: Longueur de l'aire de contact : Longueur de la matrice de capteurs v: Vitesse d'avancement du pneumatique ou de la roue ou de toute bande de roulement * chaque capteur ci avec (i < k) délivre donc à l'instant d'acquisition t l'ensemble des données suivantes F xi (t), Fyi (t), Fzi (t) correspondant respectivement aux efforts mesurés à l'instant t par le capteur ci suivant l'axe longitudinal du repère de référence (généralement le repère sol ou piste), I'axe transversal et l'axe vertical; * on obtient alors pour le passage n une base de données de triplets de mesures d'efforts de k colonnes et au moins (L+I) * F/v lignes avec F fréquence d'acquisition (les colonnes correspondant aux différents capteurs, les lignes correspondant aux différents instants t d'acquisition) * on effectue d'autre part (mesure 2 B) - à l'aide d'au moins un moyen ML de localisation du type caméra et prisme, ou diodes ou matrice de diodes, ou moyen bord de piste ou moyen de localisation embarqué sur le véhicule (ou d'une combinaison de ces moyens) une localisation spatiale et un repérage azimutal de l'aire de contact et/ou de la roue, pneumatique, bande de roulement, selon le moyen ML employé, à un instant t' qui est l'instant de ladite localisation, t' étant (éventuellement) différent de t en raison du décalage spatial (éventuel) entre le capteur ci et le moyen ML de localisation - on en déduit alors ses coordonnées (dans le repère de référence) qu'on appellera Px (t') Py (t') et Pz (t') ainsi que son azimut alpha (t') - comme on connaît Px (t') , Py (t'), Pz (t') et alpha (t') à lI'instant t' et qu'on connaît l'équation du mouvement du pneumatique, roue ou bande de roulement, ou la vitesse d'avancement de l'objet ou véhicule, sensiblement sa direction, ou sa direction (angle / axe longitudinal) précise en fonction du moyen ML employé, et le positionnement de chaque capteur ci de la matrice d'effort dans le repère de référence ainsi que le positionnement du moyen de localisation ML dans ce même repère; on est capable de déterminer Pxi (t), Pyi (t) et alpha i (t) correspondant à chacun des triplets d'efforts Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t) mesurés par le capteur i à l'instant t; Pxi (t) et Pyi (t) étant les coordonnées du triplet d'effort dans la cartographie d'aire de contact correspondant à l'azimut ocd(t); - on constitue alors pour chaque passage n une base de données de septuplets de mesures d'efforts, de k colonnes et (L+l)/v lignes: ( Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t), Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t) et alpha i (t)) (n) les colonnes correspondant aux différents capteurs, et les lignes correspondant aux différents instants t d'acquisition Reconstitution 2 de l'aire de contact - on veut une vraie cartographie des efforts ou effets F correspondant à un azimut alpha donné, de la roue, du pneumatique ou de la bande de roulement sur l'aire de contact - on extrait donc de la base de données précédentes constituée à partir des N passages tous les septuplets correspondant à cet azimut c'est-à-dire tels que alpha (j) (t) = alpha avec (j < k) on positionne alors chaque triplet d'effort Fxj (t), Fyj (t), Fzj (t) au point de coordonnées Pxj (t), Pyj (t), Pzj (t), et o - on constitue ainsi la cartographie des efforts tridimensionnels According to this particular embodiment, the invention relates to a method, of the general type described above, for obtaining a map of "<area"> of contact generated at "ground"> by the passage of a "object or vehicle" or at least a part thereof, with contact, for assigning to each coordinate point Px, Py, Pz ("positioning") of the contact area, the forces Fx, Fy, Fz generated precisely at this point by the contact, characterized in that: - at the level of a contact area or effects or efforts, composed of coordinate points (Pxi, Pyi, Pzi), a matrix of k means for measuring the contact forces (Fxi, Fyi, Fzi) generated at each point i by the passage over this contact area of a tire or tread of an object is available or vehicle, or at least a part thereof, in particular a matrix of k force sensors, preferably three-dimensional, Measurements 1 - measurements are made (1A) by said means ci (by N successive passages of the vehicle or object on said means ci) for accessing the quantities (Fxi, Fyi and Fzi) (t) (measured directly by said means) - at the passage n (with n <N) on performs on the one hand force measurements (measurements 1 A) using a matrix of k effort sensors preferably three-dimensional; * the effort measurements are made during all the contact between the matrix and the contact area of the tire, ie for a duration of at least (L + 1) / v with: L: Length of the contact area : Length of the sensor matrix v: speed of advance of the tire or the wheel or of any tread * each sensor ci with (i <k) thus delivers at the time of acquisition t the set of data following F xi (t), Fyi (t), Fzi (t) respectively corresponding to the forces measured at time t by the sensor ci along the longitudinal axis of the reference mark (usually the ground reference or track), I ' transverse axis and the vertical axis; for the passage n, we obtain a database of triplets of effort measurements of k columns and at least (L + I) * F / v lines with F acquisition frequency (the columns corresponding to the different sensors, the lines corresponding to the different instants t of acquisition) * one carries out on the other hand (measurement 2 B) - using at least one ML means of location of the camera and prism type, or diodes or matrix of diodes, or means of tracking on the vehicle (or a combination of these means) a spatial location and an azimuthal location of the contact area and / or wheel, tire, tread, according to the ML means employed, at a time t 'which is the instant of said location, t' being (possibly) different from t due to the spatial shift (if any) between the sensor ci and the ML means of localization - it is then deduced its coordinates (in the reference frame) which will be called Px (t ') Py (t ') and Pz (t') and its azimuth alpha (t ') - as we know Px (t'), Py (t '), Pz (t') and alpha (t ') at the instant t' and that the equation of the movement of the tire, wheel or tread, or the speed of advancement of the object or vehicle, substantially its direction, or its direction (angle / longitudinal axis) is known according to the average ML used, and the positioning of each sensor ci of the force matrix in the reference frame and the positioning of the locating means ML in this same frame; it is possible to determine Pxi (t), Pyi (t) and alpha i (t) corresponding to each of the triplets of forces Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t) measured by the sensor i to moment t; Pxi (t) and Pyi (t) being the coordinates of the effort triplet in the mapping of contact area corresponding to the azimuth ocd (t); then, for each passage n, a data base of seven tens of force measurements, k columns and (L + 1) / v lines: (Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t), Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t) and alpha i (t)) (n) the columns corresponding to the different sensors, and the lines corresponding to the different instants t of acquisition Reconstitution 2 of the contact area - we want a true mapping of the forces or effects F corresponding to a given azimuth alpha, the wheel, the tire or the tread on the contact area - we thus extract from the previous database constituted from the N passages every septuplets corresponding to this azimuth that is to say, such that alpha (j) (t) = alpha with (j <k) we then position each triple of effort Fxj (t), Fyj (t), Fzj (t) at the point of coordinates Pxj (t), Pyj (t), Pzj (t), and o - we thus constitute the cartography of the three-dimensional forces
générés au niveau de l'aire de contact suivant un azimut alpha choisi. generated at the contact area along a chosen alpha azimuth.
L'invention concerne encore un procédé caractérisé en ce que la mesure de l'azimut alpha i s'effectue à chaque passage n: - par une photographie effectuée au travers d'au moins un prisme sur lequel roule la roue ou le pneumatique (ou toute bande de roulement) avant ou après son passage sur l'aire de contact (ou éventuellement pendant) o se trouvent les moyens de mesure, après quoi on déduit alpha i (au niveau de l'aire) de l'azimut alpha p déterminé au niveau du prisme (ou de tout autre moyen de détermination de l'azimut), par une des méthodes suivantes: - si la distance entre la mesure au niveau de l'aire et la mesure au niveau du prisme correspond exactement à un tour de roue, aucune correction n'est nécessaire, I'alpha p mesuré au prisme étant par hypothèse identique à l'alpha i mesuré au niveau de l'aire; - si ladite distance ne correspond pas à un tour de roue, on effectue une correction par des moyens géométriques simples et connus, ou par l'analyse des données fournies par un codeur visuel, magnétique, ou analogue, capable de mesurer l'alpha p au niveau du prisme et l'alpha i au niveau de l'aire de mesure, le prisme donnant ainsi l'information Pxi, Pyi, Pzi à chaque passage; (éventuellement, si, avec des complications de mise en place des dispositifs de mesure, on parvient à déterminer l'azimut exactement au même endroit que celui o l'on effectue la mesure, cette correction de alpha p vers alpha i est bien sûr inutile) ou bien - par des moyens de mesure en " bord de piste " comme des capteurs 3D, et / ou des moyens embarqués sur le véhicule comme des codeurs optiques, magnétiques et analogues, etc...,donnant une référence au niveau de l'aire de mesure, le prisme donnant l'information The invention also relates to a method characterized in that the measurement of the azimuth alpha i is carried out at each passage n: - by a photograph taken through at least one prism on which rolls the wheel or tire (or any tread) before or after its passage over the area of contact (or possibly during) o are the measuring means, after which alpha i (at the area level) is deduced from the determined azimuth alpha p at the level of the prism (or any other means of determination of the azimuth), by one of the following methods: - if the distance between the measurement at the level of the area and the measurement at the level of the prism corresponds exactly to a lap of wheel, no correction is necessary, the alpha p measured with the prism being hypothetically identical to the alpha i measured at the level of the area; if said distance does not correspond to a wheel revolution, a correction is made by simple and known geometrical means, or by the analysis of the data provided by a visual, magnetic or similar coder capable of measuring the alpha p at the level of the prism and the alpha i at the level of the measurement area, the prism thus giving the information Pxi, Pyi, Pzi at each passage; (Possibly, if, with complications of setting up the measuring devices, it is possible to determine the azimuth exactly in the same place where the measurement is made, this correction from alpha p to alpha i is of course useless. ) or by "trackside" measuring means such as 3D sensors, and / or on-vehicle means such as optical, magnetic and similar encoders, etc., giving a reference at the level of the measuring area, the prism giving the information
Pxi, Pyi, Pzi comme ci-dessus.Pxi, Pyi, Pzi as above.
Comme déjà indiqué, la photographie concerne l'aire de mesure, avec (" efforts ") ou sans (," effets au sol ",) contact, et dans ce dernier cas par exemple mesure des effets au sol d'une aile, d'un dessous de carrosserie de véhicule, etc.... on aura par ailleurs compris que "< effets au sol " désigne également les effets " hors sol " lorsque, dans la variante décrite ci-dessus, au moins une partie des capteurs est placée As already indicated, the photograph concerns the measurement area, with ("efforts") or without (, "ground effects",) contact, and in the latter case for example measurement of the ground effects of a wing, d a vehicle body underside, etc .... it will also be understood that "<ground effects" also refers to the effects "above ground" when, in the variant described above, at least a portion of the sensors is placed
sur un portique ou support hors sol analogue. on a gantry or analogous ground support.
On peut également réaliser, à titre d'option facultative, une , caractérisation de forme " de l'objet passant sur la zone de mesure, par exemple par balayage optique de l'objet ou encore mesures 3D grâce à des capteurs de distance (de type à ultra-sons, laser, par It is also possible to carry out, as an optional option, a "shape" characterization of the object passing over the measurement zone, for example by optical scanning of the object or else 3D measurements by means of distance sensors (from ultrasonic type, laser, by
triangulation optique, bien connus de l'homme de métier). optical triangulation, well known to those skilled in the art).
L'invention concerne encore un procédé caractérisé en ce que on détermine directement Pxi, Pyi et Pzi par des moyens de mesure de bord de piste, par exemple par projection d'un réseau de franges ou analyse The invention also relates to a method characterized in that Pxi, Pyi and Pzi are directly determined by means of edge-of-the-wall measurement, for example by projection of a fringe network or analysis.
photogrammérique et/ou stéréoscopique. photogrammetric and / or stereoscopic.
Si l'on dispose simultanément d'un moyen de bord de piste donnant accès à Px et Py, et éventuellement Pz, et d'un moyen de bord de piste donnant l'azimut au point de mesure, la photographie par le prisme n'est If at the same time there is a track edge means giving access to Px and Py, and possibly Pz, and a track edge means giving the azimuth at the measuring point, the photograph by the prism n ' is
plus nécessaire.more necessary.
Comme on le verra ci dessous, le prisme donne néanmoins des informations complémentaires précieuses dans de nombreuses applications. L'invention concerne encore, selon un mode de réalisation particulier, un procédé caractérisé en ce que, en ambiance hydrodynamique (présence d'un liquide sur la piste dans la zone de mesure), on établit une cartographie des pressions dans la sculpture du pneumatique, et on en déduit les vitesses d'écoulement de l'eau dans les canaux de la As will be seen below, the prism nevertheless gives valuable additional information in many applications. The invention also relates, according to a particular embodiment, to a method characterized in that, in a hydrodynamic environment (presence of a liquid on the track in the measuring zone), a mapping of the pressures in the tire tread is established. , and we deduce the flow velocities of the water in the channels of the
sculpture (application de la formule de Bernoulli P+pgz+1/2pv2 = cte). sculpture (application of Bernoulli's formula P + pgz + 1 / 2pv2 = coast).
L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, appliqué au cas particulier des pneus lisses ou des pneus sans variation de motif longitudinal (par exemple pneumatiques de Formule 1 rainurés longitudinalement), selon lequel on pourra considérer que tous les azimuts sont identiques, caractérisé en ce que toutes les mesures correspondent à l'azimut souhaité pour la cartographie, ce qui permet de disposer plus rapidement de l'ensemble des données nécessaires à l'établissement de cette cartographie, et donc de réduire le nombre des passages jusqu'à un petit nombre typiquement trois et même The invention also relates to a method of the type described above, applied to the particular case of smooth tires or tires without variation of longitudinal pattern (for example tires of Formula 1 grooved longitudinally), according to which we can consider that all the azimuths are identical , characterized in that all the measurements correspond to the desired azimuth for the cartography, which makes it possible to dispose more quickly of all the data necessary for the establishment of this cartography, and thus to reduce the number of passages until to a small number typically three and even
éventuellement un passage (car les motifs sont identiques). possibly a passage (because the patterns are identical).
L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, caractérisé en ce que on dispose de capteurs de résolution transversale suffisante pour s'affranchir de la détermination de l'azimut, et effectuer The invention also relates to a method of the type described above, characterized in that there are sensors of sufficient transverse resolution to overcome the determination of the azimuth, and perform
une mesure des seuls efforts.a measure of effort alone.
L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, appliqué au cas particulier des pneumatiques à motifs longitudinaux strictement répétitifs caractérisé en ce que on mesure la cartographie des efforts générés par un motif pendant toute sa traversée de l'aire de contact et on effectue un nombre de passages suffisant pour disposer des différents azimuts, on dispose de l'ensemble des informations pour reconstituer une cartographie complète d'aire de contact suivant n'importe quel azimut, et on reconstitue l'aire de contact à partir des mesures effectuées sur un motif entier vu par la matrice de capteurs et correspondant à l'azimut o(x auquel on accolera les motifs entiers correspondant aux azimuts oc + k*P avec 3 angle correspondant à une longueur de motif L vue du centre roue (L <" R donc f L/R avec R The invention also relates to a method of the type described above, applied to the particular case of pneumatic tires with longitudinal repetitive patterns, characterized in that the mapping of the forces generated by a pattern during its crossing of the contact area is measured and makes a sufficient number of passages to arrange the different azimuths, all the information is available to reconstruct a complete mapping of the contact area along any azimuth, and the contact area is reconstructed from the measurements taken. on an integer pattern seen by the sensor array and corresponding to the azimuth o (x to which the integer patterns corresponding to the azimuths oc + k * P are joined with 3 corresponding to a pattern length L seen from the wheel center (L < "R so f L / R with R
rayon écrasé du pneu) et k entier positif ou négatif. crushed tire radius) and k positive or negative integer.
L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, appliqué au cas particulier des pneus à motifs répétitifs, caractérisé en ce que on utilise ladite répétition en considérant que un motif est équivalent au suivant modulo une longueur égale à la longueur de ce motif (ou un temps égal à la longueur du motif divisé par la vitesse The invention also relates to a method of the type described above, applied to the particular case of tires with repetitive patterns, characterized in that said repetition is used considering that a pattern is equivalent to the following modulo a length equal to the length of this pattern (or a time equal to the length of the pattern divided by the speed
d'avancement de la roue ou du pneumatique). progress of the wheel or the tire).
L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, appliqué au cas particulier des pneumatiques à motif longitudinal répétitif mais de longueur variable, caractérisé en ce que on considère comme motif, non plus le motif de base, mais l'ensemble des motifs de base constituant un cycle de variation de longueur de ce motif de base, on tient compte du fait que les efforts générés dans l'aire de contact ne varient fortement que dans les bords et arêtes des motifs de la bande de roulement, on acquiert les variations de pas des motifs, ainsi que l'azimut de la mesure (ou bien on dispose de l'image de la surface de l'aire de contact sur laquelle a été effectuée la mesure, par exemple par une caméra sous prisme) et on reconstitue totalement l'aire de contact en passant d'un pain "long" à un pain "court", en utilisant pour cela le même contour (ce contour ayant pour largeur la largeur du capteur de la matrice pris dans le sens perpendiculaire à l'avancement du véhicule et pour longueur la longueur du capteur de la matrice prise dans le sens d'avancement du véhicule), et en intégrant le fait qu'au même positionnement spatial Ca = Cc et Cb = Cd et que CO = C1 et CO = C2 The invention also relates to a method of the type described above, applied to the particular case of tires with a repeating longitudinal pattern but of variable length, characterized in that the motive is no longer the basic pattern, but all the patterns. basis of a cycle of variation in the length of this basic pattern, account is taken of the fact that the forces generated in the contact area vary greatly only in the edges and edges of the tread patterns, the pitch variations of the patterns, as well as the azimuth of the measurement (or we have the image of the surface of the contact area on which the measurement was made, for example by a camera under prism) and completely restores the contact area by moving from a "long" bread to a "short" bread, using for this the same contour (this contour having the width of the sensor of the matrix taken in the direction perpendicular to the advancement of vehicle and for length the length of the sensor of the matrix taken in the direction of advance of the vehicle), and integrating the fact that at the same spatial positioning Ca = Cc and Cb = Cd and that CO = C1 and CO = C2
à iso positionnement (c'est-à-dire à positionnement identique). at iso-positioning (that is, at identical positioning).
c'est-à-dire que l'on peut reconstituer une cartographie complète d'aire de contact suivant n'importe quel azimut par repositionnement spatial puis temporel à partir de la connaissance de la développée de la bande de roulement du pneumatique et de la mesure complète d'un motif de that is to say, we can reconstruct a complete mapping of contact area according to any azimuth by spatial and then temporal repositioning from the knowledge of the development of the tread of the tire and the complete measurement of a pattern of
base.based.
On décrira maintenant ci-dessous, plus en détail, le traitement de l'image obtenue. Traitement L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, caractérisé en ce que le traitement se décompose en trois phases: 1 Nettoyage et redressement de l'image 2 Extraction de l'aire de contact 3 Extraction des coordonnées de l'aire de contact et de l'azimut correspondant en ce que le redressement se fait à partir d'une calibration effectuée en amont des mesures et qui met en oeuvre une mire calibrée qui est appliquée sur la surface supérieure du prisme, les zones de contact de cette mire étant de préférence réalisées dans un matériau souple (par exemple élastomère) en ce que le calibrage est effectué soit en amont des mesures, soit pendant la phase de mesure ou entre les mesures à partir departicularités effectuées sur la face supérieure du prisme (par exemple les rainures utilisées pour accroître la pression de contact ou des croix gravées ou encore des éléments ou inscriptions rapportés) en ce que l'extraction de l'aire de contact est effectuée en automatique ou en manuel et en ce que on réalise l'extraction des coordonnées de l'aire de contact par calibration initiale à l'aide d'une mire étalon repérée dans le référentiel piste, ce qui permet d'affecter à chaque point de l'image des coordonnées dans ce repère sol; puis on évalue les coordonnées de We will now describe below, in more detail, the processing of the image obtained. Treatment The invention further relates to a method of the type described above, characterized in that the treatment is divided into three phases: 1 Cleaning and straightening the image 2 Extraction of the contact area 3 Extraction of the coordinates of the area of contact and corresponding azimuth in that the rectification is made from a calibration carried out upstream of the measurements and which implements a calibrated target which is applied on the upper surface of the prism, the contact zones of this mire being preferably made of a flexible material (for example elastomer) in that the calibration is carried out either upstream of the measurements, or during the measurement phase or between measurements from departicularities performed on the upper face of the prism (for example the grooves used to increase the contact pressure or engraved crosses or elements or inserts reported) in that the extraction of the contact area is carried out automatically or manually and in that the coordinates of the contact area are extracted by initial calibration with the aid of a reference standard identified in the track reference system, which makes it possible to assign to each point of the image of the coordinates in this reference ground; then we evaluate the coordinates of
l'aire de contact dans le repère sol. the contact area in the ground reference.
L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, caractérisé en ce que on effectue une prise de vue sans objet ou véhicule posé sur le prisme et on effectue les corrections sur cette image puis on les applique automatiquement aux mesures suivantes, en effectuant éventuellement une soustraction de l'image en traitement par The invention also relates to a method of the type described above, characterized in that a shooting is carried out without object or vehicle placed on the prism and corrections are made on this image and then automatically applied to the following measures, by performing possibly a subtraction of the image in treatment by
l'image initiale réalisée sans objet posé sur le prisme. the initial image made without object placed on the prism.
L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, caractérisé en ce que on complète les mesures (1A) par des mesures d'efforts longitudinaux, transversaux et verticaux effectués sur chacune The invention also relates to a method of the type described above, characterized in that the measurements (1A) are completed by measurements of longitudinal, transverse and vertical forces carried out on each
des roues à partir de pavés de mesures insérés dans le sol. wheels from measuring blocks inserted into the ground.
Prisme seul Selon un mode de mise en oeuvre particulier, I'invention comprend un procédé tel que décrit ci dessus et caractérisé en ce que on réalise seulement une image de l'aire de contact à laquelle on s'intéresse, au travers d'un prisme opérant en réflexion totale, c'est-àdire dont l'angle Prism alone According to a particular mode of implementation, the invention comprises a method as described above and characterized in that only an image of the contact area to which one is interested is made, through a prism operating in total reflection, that is, whose angle
alpha est > = 45 .alpha is> = 45.
On décrira ci-dessous plus en détail le dispositif selon l'invention, étant entendu, comme l'aura compris l'homme de métier, qu'une partie The device according to the invention will be described in more detail below, it being understood, as will be understood by those skilled in the art, that a part
important de la description a déjà été indiquée dans le cadre de la of the description has already been indicated in the context of the
description du procédé, partie qu'il ne sera pas toujours nécessaire de description of the process, which it will not always be necessary to
dupliquer.duplicate.
DISPOSITIFDEVICE
La présente invention concerne également un dispositif pour réaliser une cartographie - des effets (dont les efforts, avec ou sans " contact ") tridimensionnels Fx, Fy, Fz - générés en chaque point d'une " aire," " au sol " ( c'est-à-dire sur une surface établie soit au sol, le "< sol ", pouvant être le fond marin, un bassin de carène, une piste, une route et analogues), soit placée au dessus de la zone d'essai, ou latéralement par rapport à celle-ci, sous une ou des orientation(s) quelconques et de forme(s) quelconque(s) adaptées aux mesures concernées, ci-après <" aire " et respectivement " sol " par simplicité), - par le passage d'un ou d'au moins une partie d'un " objet ou véhicule ", * et notamment, en mode de mesures de " contact ", d'au moins un pneumatique ou plus généralement d'une bande de roulement de cet " objet ou véhicule ", * et / ou notamment d' au moins un élément aérodynamique ou hydrodynamique de cet " objet ou véhicule ", en mode de mesures " aérodynamique ou hydrodynamique ", * sur, au dessus, au dessous, ou au voisinage de ladite " aire ", caractérisé en ce qu'il comprend * A Au moins une matrice de capteurs, de longueur généralement inférieure à l'aire d'effets au sol ou de contact, dans le sens longitudinal (c'est-à-dire de passage) ou non, et composée de capteurs d'efforts, identiques ou non, et mono-, di-, et/ou tridimensionnels, de préférence tridimensionnels, * B éventuellement un moyen de caractérisation de forme et de localisation dans le repère sol (c'est-à-dire par rapport à un repère de la zone d'essai ou en particulier de l'aire), par exemple une prise d'image ou un ensemble de capteurs adaptés à une caractérisation de forme, notamment un ensemble de capteurs de mesure de distance, au niveau de la zone ou << aire " o se font sentir les effets ou efforts, permettant la localisation d'une partie déterminée du << véhicule ou objet " par rapport à un repère sol, Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que il comprend un moyen approprié de traitement adapté à la reconstitution d'une cartographie d'aire des efforts (d'effets au << sol " ou éventuellement de contact au << sol ") utilisant ou intégrant ou tenant compte de la relation entre l'effet créé (1 A) et éventuellement la forme de l'objet ou véhicule The present invention also relates to a device for mapping - effects (whose forces, with or without "contact") three-dimensional Fx, Fy, Fz - generated at each point of an "area," "on the ground" (c 'ie on a surface established on the ground, the' ground ', which may be the seabed, a hull basin, a runway, a road and the like), be placed above the test area , or laterally with respect thereto, under any orientation or orientations and of any shape adapted to the measurements concerned, hereinafter "area" and respectively "ground" for simplicity), - by the passage of one or at least a part of an "object or vehicle", * and in particular, in the "contact" measurement mode, of at least one tire or, more generally, a tire strip; rolling of this "object or vehicle", * and / or in particular of at least one aerodynamic or hydrodynamic element of this "object or vehicle", in measuring mode "aerodynamic or hydrodynamic", * on, above, below, or in the vicinity of said "area", characterized in that it comprises * A At least one array of sensors, of length generally less than the area of effects on the ground or contact, in the longitudinal direction (that is to say of passage) or not, and composed of force sensors, identical or not, and mono-, di-, and / or three-dimensional, of preferably three-dimensional, * B possibly a means of characterization of shape and location in the ground reference (that is to say relative to a reference of the test area or in particular the area), for example a image taking or a set of sensors adapted to a shape characterization, in particular a set of distance measuring sensors, at the level of the zone or "area" where the effects or forces are felt, allowing the location of a particular part of the "vehicle or object" in relation to a ground reference mark, In particular, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it comprises an appropriate means of treatment adapted to the reconstruction of a mapping of the area of the forces (effects to "ground" or possibly contact at "ground") using or integrating or taking into account the relation between the effect created (1 A) and possibly the shape of the object or vehicle
ou partie de celui-ci ayant généré ledit effet (1 B). or part thereof having generated said effect (1 B).
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que la matrice de capteurs est constituée de capteurs ou de combinaisons quelconques de capteurs quelconques, notamment de capteurs de pression et / ou d'effort (éventuellement de différents types et/ou éventuellement en According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the sensor array consists of sensors or any combination of any sensors, including pressure sensors and / or effort (possibly of different types and / or possibly
combinaison avec d'autres catégories de capteurs). combination with other sensor categories).
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que la matrice de capteurs est constituée d'au moins une barrette de capteurs de pression et/ou d'efforts, de tels capteurs étant placés de manière non symétrique ou symétrique, et / ou d'au moins un nuage de tels capteurs ou combinaison de tels capteurs, inséré(e)(s) dans 1' ", aire " (c'est-à- dire au, sol " et / ou sur un support hors sol comme un portique placé au dessus de la zone d'essai ou un support latéral d'orientation According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the sensor array consists of at least one array of pressure sensors and / or forces, such sensors being placed unsymmetrically or symmetrically, and / or at least one cloud of such sensors or combination of such sensors, inserted into the "area" (i.e. , ground "and / or on an above-ground support such as a gantry placed above the test area or a lateral support for orientation
quelconque, et de forme(s) et de disposition(s) spatiale(s) quelconques). whatever, and of any shape (s) and spatial arrangement (s).
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que les capteurs (sous forme de " barrette ", de " nuage " ou autre), peuvent être montés fixes alors que l'objet ou véhicule est mobile, ou bien l'inverse (véhicule ou objet fixe et capteurs mobiles par rapport à lui notamment dans le, sens longitudinal ") ou bien en ce que les capteurs et l'objet ou véhicule sont mobiles de manière quelconque l'un par rapport à l'autre. Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que les moyens (1 B) de détermination de forme et / ou de localisation de l'objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, dans le repère " sol ", sont choisis parmi au moins une caméra insérée dans le, sol " derrière un ou des hublots et / ou prismes et / ou autres dispositifs transparents, et / ou parmi des capteurs de mesure de distance, de préférence sans contact (capteurs à ultra sons, laser, par triangulation optique, analyse optique de la déformation d'un réseau projeté, capteurs 3D, analyse photogrammétrique et/ou stéréoscopique), fonctionnant en visualisation instantanée de la totalité de l'objet, ou en balayage de l'objet et / ou des moyens embarqués sur le véhicule comme des codeurs optiques According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the sensors (in the form of "bar", "cloud" or other), can be fixedly mounted while the object or vehicle is mobile, or the opposite (vehicle or fixed object and movable sensors relative to him in particular in the longitudinal direction ") or in that the sensors and the object or vehicle are mobile in any way l With respect to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the means (1 B) for determining the shape and / or location of the object or vehicle, or at least part of it, in the "ground" mark, are chosen from at least one camera inserted into the ground "behind one or more portholes and / or prisms and / or other transparent devices, and / or among sensors for distance measurement, contactless (ultrasonic sensors, laser, optical triangulation, optical analysis of the deformation of a projected network, 3D sensors, photogrammetric and / or stereoscopic analysis), operating in instantaneous visualization of the entire object, or in scanning of the object and / or means embedded on the vehicle as optical encoders
magnétiques et analogues.magnetic and the like.
Dispositif particulier en mode AERO Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, pour l'obtention d'une cartographie d' " aire " d'efforts ou d'effets générés au " sol ", par le passage d'un < objet ou véhicule " ou d'au moins une partie de celui-ci, sans contact, visant à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py, Pz (" positionnement ") de l'aire d'efforts ou d'effets ou de contact, les forces Fx, Fy, Fz générées précisément en ce point par le contact, I'effet ou l'effort, caractérisé en ce que: - au niveau d'une aire de contact ou d'effets ou d'efforts, composée de points de coordonnées (Pxi, Pyi, Pzi), - on dispose des moyens de mesure des efforts (Fxi, Fyi, Fzi) générés au point i par le passage sur ou au voisinage de cette aire d'un objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, sans contact, Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que on dispose de Particular device in AERO mode According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, for obtaining a map of "area" of efforts or effects generated in the "ground" by passing an "object or vehicle" or at least a portion thereof, without contact, for assigning to each point of coordinates Px, Py, Pz ("positioning") of the area of 'forces or effects or contact, the forces Fx, Fy, Fz generated precisely at this point by the contact, the effect or the force, characterized in that: - at the level of a contact area or 'effects or forces, composed of points of coordinates (Pxi, Pyi, Pzi), - the means of measuring the forces (Fxi, Fyi, Fzi) generated at point i by the passage on or in the vicinity of this area are available of an object or vehicle, or at least part of it, without contact, According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described herein. above, characterized in that one has
plus de moyens de mesure d'efforts par contact au " sol ". more means for measuring forces by "ground" contact.
Dispositif particulier en mode CONTACT Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, pour l'obtention d'une cartographie d' "< aire ", d'efforts ou d'effets générés au <" sol " par le passage d'un " objet ou véhicule " ou d'au moins une partie de celui-ci, avec contact, visant à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py, Pz (" positionnement ") de l'aire de contact, les forces Fx, Fy, Fz générées précisément en ce point par le contact, I'effet ou l'effort, caractérisé e n ce que: - au niveau d'une aire de contact ou d'effets ou d'efforts, composée de points de coordonnées Pxi, Pyi, Pzi - on dispose des moyens de mesure des efforts générés par le passage sur cette aire d'un objet ou véhicule, comme une roue, un pneumatique, etc..... - ainsi que des moyens de mesure de l'azimut alpha i à chaque passage: - par une photographie effectuée au travers d'au moins un prisme sur lequel roule la roue ou le pneumatique (ou toute bande de roulement) avant ou après son passage sur l'aire de contact o se trouvent les moyens de mesure, après quoi on déduit alpha i (au niveau de l'aire) de l'azimut alpha p déterminé au niveau du prisme, par une des méthodes suivantes: - si la distance entre la mesure au niveau de l'aire et la mesure au niveau du prisme correspond exactement à un tour de roue, aucune correction n'est nécessaire, I'alpha p mesuré au prisme étant par hypothèse identique à l'alpha i mesuré au niveau de l'aire; - si ladite distance ne correspond pas à un tour de roue, on effectue une correction par des moyens géométriques simples et connus, ou par l'analyse des données fournies par un codeur visuel, magnétique, ou analogue, capable de mesurer l'alpha p au niveau du prisme et l'alpha i au niveau de l'aire de mesure, le prisme donnant ainsi Particular device in CONTACT mode According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, for obtaining a map of "<area", efforts or effects generated at < "ground" by the passage of an "object or vehicle" or at least a part thereof, with contact, intended to assign to each coordinate point Px, Py, Pz ("positioning") of the contact area, the forces Fx, Fy, Fz generated precisely at this point by the contact, the effect or the force, characterized in that: - at the level of a contact area or effects or efforts , composed of points of coordinates Pxi, Pyi, Pzi - there are means for measuring the forces generated by the passage on this area of an object or vehicle, such as a wheel, a tire, etc ..... - as well as means for measuring the azimuth alpha i at each passage: by a photograph taken through at least one prism on which the wheel or tire rotates. (or any tread) before or after its passage over the contact area where the measuring means are located, after which alpha i (at the area level) is deduced from the azimuth alpha p determined at the of the prism, by one of the following methods: - if the distance between the measurement at the level of the area and the measurement at the level of the prism corresponds exactly to one turn of the wheel, no correction is necessary, the alpha p measured at prism being hypothetically identical to the alpha i measured at the level of the area; if said distance does not correspond to a wheel revolution, a correction is made by simple and known geometrical means, or by the analysis of the data provided by a visual, magnetic or similar coder capable of measuring the alpha p at the level of the prism and the alpha i at the measurement area, the prism thus giving
l'information Pxi, Pyi, Pzi à chaque passage. information Pxi, Pyi, Pzi at each pass.
ou bien - par des moyens de mesure en " bord de piste " comme des capteurs 3D, des codeurs optiques, magnétiques et analogues, embarqués sur le véhicule, donnant une référence au niveau de l'aire de or - by means of "runway edge" measuring means such as 3D sensors, optical, magnetic and similar coders, embarked on the vehicle, giving a reference to the level of the
mesure, le prisme donnant l'information Pxi, Pyi, Pzi comme ci-dessus. measure, the prism giving the information Pxi, Pyi, Pzi as above.
* Description générale du dispositif. en mode aéro et/ ou contact* General description of the device. in aero mode and / or contact
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que on dispose de moyens de mesure de bord de piste, par exemple par projection d'un réseau de franges, aptes à déterminer directement Pxi, Pyi et Pzi Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que le positionnement des capteurs n'est généralement pas longitudinal, et notamment en ce que le positionnement est sensiblement According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that there are means for measuring the edge of the track, for example by projecting a network of fringes, able to determine directly Pxi, Pyi and Pzi According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the positioning of the sensors is generally not longitudinal, and in particular that the positioning is substantially
perpendiculaire à l'axe de l'objet ou du véhicule. perpendicular to the axis of the object or vehicle.
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que les capteurs qui composent la ou les barrette(s) sont espacés d'une distance comprise entre quelques centièmes de millimètre et quelques centimètres et sont positionnés préférentiellement alignés, en quinconce ou en V, tête bêche, etc...., sont de préférence affleurants par rapport à la partie supérieure de la barrette, mais peuvent être en retrait ou dépasser légèrement. Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un nuage de capteurs, plusieurs nuages, plusieurs barrettes, ou combinaisons de ces formules, éventuellement successivement dans le sens longitudinal, et/ou dans le sens transversal (par rapport à la direction d'avancement de l'objet, ou de mouvement According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the sensors that make up the bar or bars are spaced apart by a distance of between a few hundredths of a millimeter and a few centimeters. and are preferably aligned, staggered or V-shaped, head to tail, etc. ...., are preferably flush with respect to the upper portion of the bar, but may be recessed or slightly exceed. According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the device comprises at least one cloud of sensors, several clouds, several bars, or combinations of these formulas, possibly successively in the longitudinal direction, and / or in the transverse direction (relative to the direction of advancement of the object, or movement
relatif objet/aire).relative object / area).
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il combine différents types de capteurs, comme une barrette ou nuage de capteurs de pression et/ou d'efforts et/ou une barrette ou nuage de capteurs de distance de type laser, à ultra-sons, ou pour triangulation optique, analyse optique de la déformation d'un réseau projeté, projection de franges, analyse 3D, ou toute disposition quelconque de capteurs à condition d'effectuer un nombre suffisant de mesures afin de balayer suivant l'azimut souhaité tous les positionnements permettant de disposer d'au moins une mesure d'effort (tridimensionnelle) pour chaque point (x, y, z;(x) de la cartographie, le nuage de capteurs pouvant dans ce cas se résumer éventuellement à un seul capteur, ce dernier cas étant notamment particulièrement envisageable lorsqu'on maîtrise l'azimut ac et le positionnement (x, y, z) du capteur par rapport à la sculpture du pneumatique comme lors de l'utilisation sur rouleuse, ou encore tout nuage de capteur permettant de décrire toute la largeur du pneu dans un axe perpendiculaire au sens de roulage (les capteurs du nuage pouvant éventuellement être disjoints), ce nuage de capteurs couvrant éventuellement en un ou plusieurs sous-ensembles un motif de base de la sculpture du pneumatique et, dans le cas o, la matrice se résumerait à une barrette, les capteurs pourraient être positionnes en quinquonce de façon à pouvoir rapprocher transversalement les capteurs (dr) (soit un rapport sensiblement racine de 2) tout en les recalant temporellement d'une durée dt avec dt = dx/v v étant la vitesse d'avancement de la roue According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it combines different types of sensors, such as a bar or cloud of pressure sensors and / or forces and / or a beam or cloud of distance sensors of the laser type, with ultrasound, or for optical triangulation, optical analysis of the deformation of a projected network, projection of fringes, 3D analysis, or any other provision of sensors provided that carry out a sufficient number of measurements in order to scan, according to the desired azimuth, all the positions making it possible to have at least one effort measurement (three-dimensional) for each point (x, y, z; (x) of the cartography, the sensor cloud can in this case possibly be summarized to a single sensor, the latter case being particularly particularly conceivable when controlling the azimuth ac and the positioning (x, y, z) of the sensor relative to the tire sculpture as in the case of use on a rolling machine, or any sensor cloud that makes it possible to describe the entire width of the tire in an axis perpendicular to the direction of travel (the cloud sensors possibly being disjoint), this cloud of sensors possibly covering one or more subsets a basic pattern of the sculpture of the tire and, in the case where the matrix is summed up to a bar, the sensors could be positioned in a quinquonce so as to move the sensors transversely (dr) (or a substantially root ratio of 2) while recaling them temporally with a duration dt with dt = dx / vv being the speed of advance of the wheel
suivant l'axe x (axe de roulage) afin d'obtenir une meilleure résolution. along the x-axis (running axis) to obtain a better resolution.
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il est positionné au moins en partie "< hors sol " afin de mesurer des cartographies de pression ou des géométries dans l'espace d'un objet lors de son passage et en ce que, dans ce dernier cas, la barrette de capteurs et / ou According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it is positioned at least partly "above ground" in order to measure pressure maps or geometries in the space of an object during its passage and that, in the latter case, the sensor bar and / or
le nuage de capteurs peuvent être tridimensionnels. The cloud of sensors can be three-dimensional.
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it comprises a
moyen de visualisation de l'objet générant l'effet au sol. means of visualization of the object generating the ground effect.
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, moyen de visualisation comprend des caméras insérées dans la zone d'essais, notamment la piste, ou sur un portique supérieur ou latéral, sous un ou des prisme(s) et / ou hublot(s) transparents, les caméras réalisant soit une visualisation instantanée de la totalité de l'objet, soit un balayage de l'objet, celui-ci avançant dans le champ des caméras (caméras linéaires ou caméras matricielles ou un appareil photographique classique ou une caméra numérique ou des diodes ou matrices (notamment barettes) de diodes) et en ce que éventuellement le ou les prismes et /ou hublots et la ou les caméra(s) ou diodes ou matrices de diodes sont placés latéralement sur un support d'inclinaison quelconque ou sur un portique placé au dessus de la zone According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, visualization means comprises cameras inserted in the test area, in particular the track, or on an upper or lateral gantry, under one or more prism (s) and / or porthole (s) transparent, the cameras realizing either an instantaneous visualization of the totality of the object, or a scan of the object, the latter advancing in the field of the cameras (linear cameras or cameras matrix or a conventional camera or a digital camera or diodes or matrices (including barrettes) of diodes) and that possibly the prism (s) and / or portholes and the camera (s) or diodes or matrix diodes are placed laterally on any inclination support or on a gantry placed above the zone
d'essai ou " aire ".test or "area".
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il est adapté pour déterminer à un instant donné la position x, y du pneumatique (ou de la roue, " objet ", " véhicule " etc...) ainsi que son azimut, et éventuellement pour réaliser une image de l'aire de contact à laquelle According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it is adapted to determine at a given moment the x, y position of the tire (or wheel, "object"). , "vehicle" etc ...) as well as its azimuth, and possibly to realize an image of the contact area to which
on s'intéresse.we are interested.
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de redressement et de correction à partir d'une calibration effectuée en amont des mesures et qui met en oeuvre une mire calibrée qui est appliquée sur la surface supérieure du prisme, les zones de contact de cette mire étant de préférence réalisées dans un matériau souple (par exemple élastomère), et en ce que éventuellement le calibrage sera effectué soit en amont des mesures, soit pendant la phase de mesure ou entre les mesures à partir de particularités effectuées sur la face supérieure du prisme (par exemple les rainures utilisées pour accroître la pression de contact ou des croix gravées ou encore des According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it comprises correction and correction means from a calibration performed upstream of the measurements and which implements a calibrated target which is applied to the upper surface of the prism, the contact areas of this target being preferably made of a flexible material (for example elastomer), and in that calibration may be carried out either upstream of the measurements or during the measurement phase or between measurements from features made on the upper face of the prism (for example the grooves used to increase the contact pressure or engraved crosses or even
éléments ou inscriptions rapportés). elements or inscriptions reported).
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que le pneumatique roule sur une surface de préférence transparente qui peut être par exemple un prisme à 45 , notamment en PlexiglasTM, ou tout matériau translucide ou transparent et capable de résister à la charge ou à l'effet créé par le véhicule Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un prisme (ou tout élément transparent, hublot, etc... permettant une observation au delà de l'angle limite de la loi de Nyquist) (nl sin il = n2 sin i2 avec i angles d'incidence et n indice de réfraction) qui est d'une très grande planéité, est inséré dans le < sol " ou dans une rouleuse ou dans tout autre moyen de test, et la caméra d'observation associée audit prisme est disposée de telle manière que l'angle d'observation par rapport à la surface du prisme sur laquelle roule le According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the tire rolls on a preferably transparent surface which may be for example a prism 45, in particular PlexiglasTM, or any material translucent or transparent and capable of withstanding the load or the effect created by the vehicle According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it comprises at least one prism (or any transparent element, porthole, etc ... allowing an observation beyond the limit angle of the Nyquist law) (nl sin il = n2 sin i2 with i angles of incidence and n index of refraction) which is very flat, is inserted in the "floor" or in a rolling machine or in any other test means, and the observation camera associated with said prism is arranged in such a way that the viewing angle with respect to the surfa this of the prism on which rolls the
pneumatique soit suffisamment faible pour être inférieur à l'angle limite. pneumatic tire is sufficiently small to be smaller than the limit angle.
Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que la visualisation est effectuée à l'aide d'au moins un prisme qui présente une forme qui correspond au cas général d'un prisme à 45, 50 o, etc... ou d'autres According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the visualization is carried out using at least one prism which has a shape which corresponds to the general case of a prism at 45, 50 o, etc ... or others
formes comme un prisme tronqué ou plusieurs prismes à 45, 50 etc.... shapes like a truncated prism or several prisms at 45, 50 etc ....
placés les uns à la suite des autres, afin de réduire l'épaisseur du prisme, et en ce que l'angle alpha du ou des prismes est de 45 (angle mesuré entre sa face supérieure (face sur laquelle roule le pneumatique) et la face d'observation), ou un angle supérieur, notamment des angles de 45, 50, 70, 85 ou 87 o ou 89 en conditions dites " de réflexion totale " définies par l'angle limite de la loi de Nyquist, en ce que l'on peut utiliser plusieurs formes de prisme en combinaison, pour des analyses complémentaires, si nécessaire, et / ou des prismes placés selon toute disposition spatiale, comme cela sera évident pour l'homme de métier, en ce que la visualisation peut également être effectuée au travers d'un hublot (donc d'angle 0 ) (en lieu et place du prisme ou en combinaison avec un prisme) ce procédé étant particulièrement intéressant en ambiance hydrodynamique (présence d'un liquide type eau + fluorescéine sur la piste dans la zone de mesure), selon une observation en visée directe suivant un axe de préférence perpendiculaire au plan du hublot, avec éventuellement présence d'un liquide coloré pour améliorer sensiblement la distinction entre l'aire de contact et les zones n'y appartenant pas, et en ce que la visualisation peut également combiner prisme(s) et hublot(s) pour des analyses complémentaires, si nécessaire, et /ou des hublots et prismes placés selon toute disposition spatiale, et / ou aussi utiliser un " hublot " (angle = 0 ) ou un prisme à moins de 45 , c'est-à- dire 40 , 30 , etc... si l'on souhaite réaliser en option complémentaire une, visée directe " placed one after the other, in order to reduce the thickness of the prism, and in that the angle alpha of the prism or prisms is 45 (angle measured between its upper face (face on which the tire rolls) and the observation face), or a higher angle, in particular angles of 45, 50, 70, 85 or 87 o or 89 under conditions called "total reflection" defined by the limit angle of the Nyquist law, in that it is possible to use several forms of prism in combination, for complementary analyzes, if necessary, and / or prisms placed according to any spatial arrangement, as will be obvious to the person skilled in the art, in that the visualization can also be carried out through a porthole (thus of angle 0) (in place of the prism or in combination with a prism) this process being particularly interesting in hydrodynamic environment (presence of a liquid type water + fluorescein on the track in the measuring zone), according to an observation direct viewing along an axis preferably perpendicular to the plane of the porthole, possibly with the presence of a colored liquid to substantially improve the distinction between the contact area and the areas not belonging to it, and in that the visualization can also combine prism (s) and porthole (s) for further analysis, if necessary, and / or portholes and prisms placed according to any spatial arrangement, and / or also use a "porthole" (angle = 0) or a prism to less than 45, that is to say 40, 30, etc ... if one wishes to carry out as a complementary option a direct aim "
permettant de voir l'ensemble du pneumatique. to see the entire tire.
L'invention concerne également le procédé de mesure précise d'aire de contact dans toute la gamme de vitesse, qui consiste à localiser l'aire de contact du pneumatique et son contour précis par mesure optique au travers d'un prisme, au moyen d'une caméra opérant dans le visible ou l'infra rouge ou d'un flash infra rouge, la caméra ou le flash d'observation étant disposé(e) de telle manière que l'angle d'observation par rapport à la surface du prisme sur laquelle roule le pneumatique soit suffisamment The invention also relates to the precise measurement method of contact area throughout the speed range, which consists of locating the contact area of the tire and its precise contour by optical measurement through a prism, by means of a camera operating in the visible or infrared or an infrared flash, the camera or the observation flash being arranged in such a way that the viewing angle with respect to the surface of the prism on which the tire rolls is sufficiently
faible pour être inférieur à l'angle limite défini par la loi de Nyquist. weak to be below the limit angle defined by the Nyquist law.
Une option selon l'invention consiste à effectuer une caractérisation préalable (par relevé 3D par des capteurs laser de distance, des palpeurs, etc..., connus) de la forme de la surface du prisme recreusé, ce qui peut s'avérer utile dans le traitement pour corriger plus finement l'image brute de ses défauts, des distortions et des aberrations apportées par le procédé de mesure, mais également pour effectuer une calibration avant les mesures (photo " à blanc " permettant une telle calibration). Le système ou dispositif de mesure d'efforts se compose * D'une matrice de capteurs de mesure d'efforts (généralement An option according to the invention consists in carrying out a preliminary characterization (by 3D survey by distance laser sensors, feelers, etc., known) of the shape of the surface of the regrooved prism, which may be useful in the process to more precisely correct the raw image of its faults, distortions and aberrations made by the measurement method, but also to perform a calibration before the measurements ("blank" photo allowing such a calibration). The force measuring system or device consists of a matrix of force measuring sensors (generally
tridimensionnels) insérée dans le sol. three-dimensional) inserted into the ground.
D'un dispositif de conditionnement et d'acquisition. A conditioning and acquisition device.
D'un traitement spécifique (les données issues des capteurs d'effort sont réajustées à l'aide de la matrice de correction préalablement établie lors Specific treatment (the data from the force sensors are readjusted using the correction matrix previously established during
de l'étalonnage du dispositif) qui sera décrit ci dessous. device calibration) which will be described below.
Combiné à la mesure d'efforts, et à l'image redressé par le précédent traitement, ce traitement conduit à un traitement " global ". Combined with the measurement of efforts, and the image adjusted by the previous treatment, this treatment leads to a "global" treatment.
Description des capteursDescription of the sensors
Les capteurs utilisés peuvent être par exemple piézo-électriques ou à jauges. Exemples de disposition de nuage de capteurs CF FIG 13 ci après Disposition en V (fig. 13A) On remarquera dans cet exemple (et dans tous les autres exemples) que les capteurs ne sont pas nécessairement carrés, ou que les carrés ne The sensors used may for example be piezoelectric or gauged. Examples of collector cloud arrangement CF FIG 13 hereinafter V arrangement (Fig. 13A) It will be seen in this example (and in all other examples) that the sensors are not necessarily square, or that the squares
sont pas obligatoirement identiques. are not necessarily identical.
On peut ainsi combiner des capteurs carrés de surface << importante " (relativement) pour une mesure globale, avec des capteurs de petite It is thus possible to combine square sensors of "large" (relatively) surface for an overall measurement, with small sensors.
surface pour une mesure dans une zone précise de l'aire. surface for a measurement in a specific area of the area.
Disposition tête bêche (fig. 13B) Disposition espacée (fig. 13C) Disposition en nuage quelconque(fig. 13D) Ces diverses configurations sont particulièrement intéressantes afin de disposer de place pour l'imposant câblage. En effet dans le cas d'utilisation de jauges, pour obtenir les meilleures performances, il est judicieux d'utiliser des jauges à 6 fils, et si on choisit d'utiliser par exemple un nuage de capteurs de 100 capteurs tridimensionnels, le Head-to-tail arrangement (Fig. 13B) Spaced arrangement (Fig. 13C) Arrangement in any cloud (Fig. 13D) These various configurations are particularly interesting in order to have room for the imposing wiring. Indeed in the case of use of gauges, to obtain the best performance, it is advisable to use 6-wire gauges, and if one chooses to use for example a cloud of sensors of 100 three-dimensional sensors, the
câblage en sortie des capteurs atteint alors 1800 fils. output wiring of the sensors then reaches 1800 wires.
Dans une variante, on remarquera que toute disposition quelconque de capteurs pourra convenir, à condition d'effectuer un nombre suffisant de mesure afin de balayer suivant l'azimut souhaité tous les positionnements permettant de disposer d'au moins une mesure d'effort (tridimensionnelle) pour chaque point (x,y;cc) de la cartographie. Le nuage de capteur peut dans ce cas se résumer éventuellement à un seul capteur. Ce dernier cas est notamment particulièrement envisageable lorsqu'on maîtrise l'azimut oa et le positionnement (x,y) du capteur par rapport à la sculpture du pneumatique comme lors de In a variant, it will be noted that any arrangement of sensors may be suitable, provided that a sufficient number of measurements are made in order to scan, according to the desired azimuth, all the positions making it possible to have at least one measurement of effort (three-dimensional ) for each point (x, y; cc) of the map. In this case, the sensor cloud can be summed up in a single sensor. This last case is particularly particularly conceivable when controlling the azimuth oa and the positioning (x, y) of the sensor with respect to the tire tread pattern as at
I'utilisation sur rouleuse.Rolling machine use.
Exemple de matrice de capteur couvrant un motif longitudinal complet (cf. figure 14) Plus généralement, on remarquera que tout nuage de capteur permettant de décrire toute la largeur du pneu dans un axe perpendiculaire au sens de roulage conviendra (les capteurs du nuage Example of a sensor array covering a complete longitudinal pattern (see FIG. 14) More generally, it will be noted that any sensor cloud that makes it possible to describe the entire width of the tire in an axis perpendicular to the direction of travel will be suitable (the sensors of the cloud
pouvant éventuellement être disjoints). may possibly be disjoint).
Si le nuage ne décrit pas toute la largeur de l'objet, par exemple du pneumatique, on effectuera plusieurs passages afin de balayer toute la If the cloud does not describe the entire width of the object, for example the tire, we will make several passes to sweep the whole
largeur du pneumatique par les capteurs. width of the tire by the sensors.
Dans une variante préférentielle, ce nuage de capteurs couvrira en un ou plusieurs sous-ensembles un motif de base de la sculpture du pneumatique Comme nous le verrons ci-dessous, pour établir une cartographie des efforts dans l'aire de contact d'un pneumatique à motif strictement répétitif (figure 7), il suffit de disposer d'une matrice de longueur minimum (suivant l'axe longitudinal du pneu) de la longueur du motif. En outre, et nous le verrons également, ceci est extrapolable aux In a preferred embodiment, this cloud of sensors will cover in one or more subsets a basic pattern of the tire tread As will be seen below, to establish a mapping of the forces in the contact area of a tire strictly repetitive pattern (Figure 7), it is sufficient to have a matrix of minimum length (along the longitudinal axis of the tire) of the length of the pattern. Moreover, as we will see, this can be extrapolated to
pneumatiques à motif répétitif mais de longueur variable. pneumatic tires with repetitive pattern but of variable length.
Dans le cas o, la matrice se résumerait à une barrette, il serait alors judicieux de positionner les capteurs en quinconce (cf. figure 6) de façon à pouvoir rapprocher transversalement les capteurs (dr) (soit un rapport sensiblement racine de 2) tout en les recalant temporellement d'une durée dt avec dt = dx/v v étant la vitesse d'avancement de la roue suivant l'axe x (axe de roulage). On obtient alors une meilleure résolution. Il faut, bien sûr, appliquer une rotation sur les mesures effectuées en x et In the case where the matrix is summed up in a bar, it would be wise to position the sensors staggered (see Figure 6) so as to move the sensors transversely (dr) (a substantially root ratio of 2) all by recaling them temporally of a duration dt with dt = dx / vv being the forward speed of the wheel along the x axis (driving axis). We obtain a better resolution. It is necessary, of course, to apply a rotation on the measurements made in x and
y sur les capteurs pour se resituer dans l'axe de roulage. y on the sensors to reposition themselves in the driving axis.
On remarquera également qu'avec une matrice de longueur inférieure à la longueur longitudinale du motif de base de la sculpture du pneumatique, si on connaît la position azimutale lors de la mesure soit par mesure de l'azimut roue ou pneu, soit par connaissance de la partie du motif ayant roulé sur la barrette ainsi que du positionnement x, y du pneumatique (ou de la roue, etc...) par rapport à la matrice de capteurs; puis en effectuant des passages successifs jusqu'à avoir positionné des parties de motifs permettant de reconstituer un motif complet alors on dispose de l'ensemble des données pour reconstituer une cartographie It will also be noted that with a matrix of length less than the longitudinal length of the basic pattern of the sculpture of the tire, if the azimuth position is known during the measurement either by measuring the azimuth wheel or tire, or by knowledge of the part of the pattern having rolled on the bar as well as the x, y positioning of the tire (or the wheel, etc.) with respect to the matrix of sensors; then making successive passes until we have positioned parts of patterns to reconstruct a complete pattern then we have all the data to reconstruct a map
complète d'aire de contact suivant n'importe quel azimut. complete contact area along any azimuth.
Traitement appliqué aux mesures d'effort: Les données issues des capteurs d'effort sont réajustées à l'aide de la matrice de correction préalablement établie lors de l'étalonnage du dispositif. Les zéros des capteurs particulièrement dans le cas d'utilisation de capteurs à jauge de contrainte sont ajustés en fonction de la calibration Treatment applied to force measurements: The data from the force sensors are readjusted using the correction matrix previously established during the calibration of the device. The zeros of the sensors especially in the case of use of strain gage sensors are adjusted according to the calibration
effectuée sur site préalablement à la séquence de test. performed on site prior to the test sequence.
Repérage des mesures et informations complémentaires On attribue à l'image prise dans la première étape par la caméra un repérage spatial (Px, Py) qui permet de localiser l'image dans le repère sol. Ce repérage spatial est au moins meilleur que (et peut être à la rigueur égal à) la résolution recherchée en x, y et également que la Marking of measurements and additional information The image taken in the first step by the camera is assigned a spatial registration (Px, Py) which makes it possible to locate the image in the ground reference. This spatial location is at least better than (and may be equal to) the resolution sought in x, y and also that the
précision recherchée sur l'azimut de la cartographie d'effort. precision sought on the azimuth of effort mapping.
On attribue également à l'image un azimut o( qui permet de connaître l'azimut du pneumatique (ou roue, etc...) correspondant à la prise de vue. Ce repérage peut dans une variante permettant d'améliorer les performances du dispositif être complété par une mesure de l'angle de dérive (pinçage ou braquage et évolution entre le point de prise d'image et le point de mesure d'effort, ce qui oblige à recaler) de la roue par rapport au repère sol. On peut utiliser des mesures en bord de piste (capteurs optiques), une comparaison avec l'image théorique, ou une comparaison avec les sillons du pneumatique. Cette dernière mesure est alors mise à profit pour recaler en rotation la photographie par rapport à The image is also given an azimuth o (which makes it possible to know the azimuth of the tire (or wheel, etc.) corresponding to the shooting, This marking may in a variant make it possible to improve the performances of the device. be supplemented by a measurement of the angle of drift (pinching or deflection and evolution between the image-taking point and the point of effort measurement, which forces to recalibrate) of the wheel relative to the ground mark. can use measurements at the edge of the track (optical sensors), a comparison with the theoretical image, or a comparison with the grooves of the tire.This last measure is then used to rotate the photograph in rotation with respect to
la dérive mesurée sur la roue pendant les mesures d'effort. the drift measured on the wheel during the effort measurements.
Ce recalage peut être également effectué par reconnaissance de forme dans l'image photographique d'une part (détermination de l'azimut), et d'autre part par mesure sur le véhicule (ou objet, etc...) ou mesure en " bord de piste ". dans ce dernier cas, on mesure le positionnement x, y ( Px, Py) et éventuellement l'orientation du pneumatique (ou roue, etc...) en simultanéité avec les mesures d'effort et / ou en simultanéité This registration can also be done by form recognition in the photographic image on the one hand (determination of the azimuth), and on the other hand by measurement on the vehicle (or object, etc ...) or measurement in " trackside ". in the latter case, we measure the positioning x, y (Px, Py) and possibly the orientation of the tire (or wheel, etc ...) simultaneously with the effort measurements and / or simultaneity
avec la prise d'image.with the picture taking.
La reconnaissance de forme sera basée sur l'identification d'un motif caractéristique du pneumatique, comme d'un < rib," (sillon) ou d'un pain, et dont l'orientation sera connue par rapport au repère sol x, y. on pourra aussi, selon une variante non limitative, utiliser l'orientation des The shape recognition will be based on the identification of a characteristic tire pattern, such as a "rib" (furrow) or a bread, and whose orientation will be known relative to the ground mark x, y It is also possible, according to a non-limiting variant, to use the orientation of the
axes principaux de l'aire de contact ou de son contour. main axes of the contact area or its outline.
On peut en outre compléter les coordonnées Px et Py par l'orientation We can furthermore complete the coordinates Px and Py by the orientation
angulaire de la photographie par rapport au repère sol. angle of the photograph with respect to the ground reference.
On mesure préalablement la position de chacun des centres des capteurs dans le repère sol et on attribue ainsi à chaque capteur i des The position of each of the centers of the sensors in the ground reference is measured beforehand, and each sensor i is thus assigned to
coordonnées xi et yi.coordinates xi and yi.
Ces mesures peuvent alors être mises à profit pour recaler finement les mesures d'efforts de chaque capteur par rapport à la photographie et doncau positionnement et à l'azimut du pneumatique (ou de la roue, etc...). Dans une variante permettant d'améliorer les performances du dispositif ces coordonnées peuvent être complétées par une mesure de l'orientation angulaire de chaque capteur ou de l'ensemble du nuage de capteurs par rapport au repère sol. Cette dernière mesure est alors mise These measurements can then be used to finely adjust the measurements of the forces of each sensor with respect to the photograph and thus to the positioning and the azimuth of the tire (or the wheel, etc.). In a variant making it possible to improve the performances of the device, these coordinates can be supplemented by a measurement of the angular orientation of each sensor or of the whole of the sensor cloud with respect to the ground reference. This last measure is then
à profit pour recaler en rotation les mesures d'effort dans le repère sol. profitably to rotate the force measurements in the ground reference.
On peut également évaluer préalablement l'altitude zi de chaque capteur par rapport au repère sol afin d'apporter une correction sur les mesures It is also possible to evaluate beforehand the altitude zi of each sensor with respect to the ground mark in order to make a correction on the measurements.
Fz du capteur i.Fz of the sensor i.
On attribue également à chaque échantillon de mesures d'efforts un Each sample of effort measures is also assigned a
repère temporel et la vitesse d'avancement de la roue (ou du véhicule). time stamp and speed of advance of the wheel (or vehicle).
On mesure par exemple à l'aide de codeurs embarqués sur le véhicule et montés sur les axes de roues, ou on connaît préalablement la For example, it is possible to measure using on-vehicle encoders mounted on the wheel axles, where the prior art is known.
longueur de la développée du tour de roue. length of the developed wheel turn.
Comme on connaît les coordonnées de la photographie, mais aussi les coordonnées du nuage de capteurs dans le repère sol, ainsi que la vitesse d'avancement de la roue (ou du véhicule), la longueur de la développée du tour de roue ainsi que l'azimut oa, on peut alors en déduire l'azimut oci(t) correspondant à chaque échantillon de mesure d'effort. Dans le but de simplifier la mise en oeuvre du procédé de mesure on peut utiliser les astuces suivantes: Si, par exemple, en instrumentant la roue sous test à l'aide d'un codeur (notamment optique), on déclenche, par exemple à l'aide d'une télémétrie entre le véhicule et l'instrumentation piste ou d'une synchronisation optique, la mesure d'effort au même azimut x modulo le tour de roue qu'un des échantillons de mesure d'efforts, si par reconnaissance de forme (position des motifs par rapport à l'aire de contact) on détermine l'angle a( correspondant à la photographie; on peut par recalage spatial et à partir de la vitesse d'avancement de la roue mesurée par ce même codeur affecter un angle a(t) à chacun des As we know the coordinates of the photograph, but also the coordinates of the cloud of sensors in the ground mark, as well as the speed of advance of the wheel (or the vehicle), the length of the development of the wheel as well as the azimuth oa, we can then deduce the azimuth oci (t) corresponding to each sample of effort measurement. In order to simplify the implementation of the measurement method, the following tips can be used: If, for example, by instrumenting the wheel under test using an encoder (in particular an optical encoder), it triggers, for example, using telemetry between vehicle and track instrumentation or optical synchronization, measuring effort at the same azimuth x modulo wheel circumference as one of the effort measurement samples, if by recognition of shape (position of the patterns with respect to the contact area) the angle α (corresponding to the photograph is determined, it is possible by spatial registration and from the speed of advance of the wheel measured by this same encoder to affect an angle a (t) to each of
échantillons de mesure d'effort de chacun des capteurs. force measurement samples from each of the sensors.
Ceci permet de s'affranchir (si on connaît la distribution spatiale relative des capteurs en X) de la mesure Px et de la localisation du nuage de This makes it possible to overcome (if we know the relative spatial distribution of the X-ray sensors) of the measurement Px and the location of the cloud of
capteurs dans le repère sol.sensors in the ground reference.
Si on effectue des mesures en ligne droite ou en virage avec une trajectoire maîtrisée (ou si on effectue une des mesures d'efforts en simultanéité avec la prise de vue (image)), ou si la distance entre la prise de vue et la mesure d'effort est faible, on peut utiliser l'approximation qui consiste à dire que les coordonnées de recalage en Y entre l'image et les mesures d'efforts de chaque capteur sont connues. Pour cela, il faut If measurements are made in a straight line or cornering with a controlled trajectory (or if one measures the forces simultaneously with the shot (image)), or if the distance between the shot and the measurement of effort is small, we can use the approximation that is to say that the Y-registration coordinates between the image and the effort measurements of each sensor are known. For that it is necessary
ici aussi connaître la distribution en y des capteurs. here also know the distribution in y of the sensors.
De même, on peut utiliser l'approximation qui consiste à dire que l'évolution de l'angle de dérive de la roue entre la photographie et les mesures d'efforts de chaque capteur sont connues et ainsi apporter Similarly, we can use the approximation which consists in saying that the evolution of the angle of drift of the wheel between the photograph and the measurements of forces of each sensor are known and thus bring about
comme précédemment la correction appropriée. as before the appropriate correction.
IR Selon un mode de réalisation particulier et important, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que on IR According to a particular and important embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that
place devant la face d'observation une caméra infra rouge, ou flash infra- place in front of the observation face an infra-red camera, or flash infra-
rouge. Le système ou dispositif en mode << contact " selon l'invention se compose essentiellement: red. The system or device in "contact" mode according to the invention consists essentially of:
* D'un prisme ou tout autre élément transparent inséré dans le sol. * A prism or other transparent element inserted into the ground.
D'une caméra d'observation.From an observation camera.
* D'un traitement spécifique; par exemple, si l'image de départ est un carré, on récupère une image sous forme de trapèze, qu'il convient de redresser en le carré de départ, avant d'éliminer les biais de lumière et défauts ponctuels éventuels comme gouttes d'eau, * A specific treatment; for example, if the starting image is a square, we recover a trapezoidal image, which should be straightened in the starting square, before eliminating any light biases and punctual defects as drops of water,
poussières etc..., et enfin avant d'effectuer un << seuillage ". dust etc ..., and finally before performing a "thresholding".
La figure 3 représente la localisation et l'identification de l'aire de contact. L'objectif de ce moyen est de déterminer à un instant donné la Figure 3 shows the location and identification of the area of contact. The objective of this method is to determine at a given moment the
position x, y du pneumatique (ou de la roue etc...) ainsi que son azimut. position x, y of the tire (or the wheel etc ...) and its azimuth.
Ainsi, par connaissance, mesure ou maîtrise de l'évolution de l'azimut et du positionnement du pneumatique par rapport aux mesures d'efforts, on sera capable d'affecter aux mesures d'efforts un positionnement du Thus, by knowing, measuring or controlling the evolution of the azimuth and the positioning of the tire with respect to the force measurements, it will be possible to assign to the force measurements a positioning of the
pneumatique (rotation, recalage).pneumatic (rotation, registration).
Un autre objectif est de disposer d'une image de l'aire de contact à laquelle on s'intéresse, même si l'on n'utilise que l'étape de prise d'image (photographie). En compétition, on peut ainsi voir si, et de quelle manière, le pneumatique est <, posé au sol " (visualisation, mesure et caractérisation de la surface de contact et de sa forme, qui peut aller d'un rectangle à un trapèze, un " diabolo ", voire un simple trait en Another objective is to have an image of the contact area that we are interested in, even if we only use the image taking step (photography). In competition, it is thus possible to see if, and in what way, the tire is "placed on the ground" (visualization, measurement and characterization of the contact surface and its shape, which may range from a rectangle to a trapezium, a "diabolo", even a simple line in
conditions extrêmes).extreme conditions).
Le traitement se décompose en trois phases: 1 Nettoyage et redressement de l'image 2 Extraction de l'aire de contact 3 Extraction des coordonnées de l'aire de contact et de l'azimut correspondant 1 Nettoyage et redressement de l'image The treatment is divided into three phases: 1 Cleaning and straightening the image 2 Extraction of the contact area 3 Extraction of the coordinates of the contact area and the corresponding azimuth 1 Cleaning and straightening the image
On commencera de préférence par le redressement. We will begin preferably by the recovery.
Redressement L'image reçue par le dispositif de prise de vue est déformée par effet de perspective, puisque l'observation est effectuée suivant un axe qui n'est pas perpendiculaire au plan objet. D'autre part, les irrégularités ou inhomogénéités du prisme ainsi que les défauts et erreurs liés au matériel et aux conditions de prise de vue entraînent des distorsions Straightening The image received by the camera is deformed by perspective effect, since the observation is made along an axis that is not perpendicular to the object plane. On the other hand, the irregularities or inhomogeneities of the prism as well as the defects and errors related to the equipment and the shooting conditions lead to distortions.
globales mais aussi localisées qu'il convient de corriger. global, but also localized, which must be corrected.
Le redressement se fera à partir d'une calibration effectuée en amont des mesures et qui met en oeuvre une mire calibrée qui est appliquée sur la surface supérieure du prisme. Les zones de contact de cette mire sont de préférence réalisées dans un matériau souple (par exemple élastomère). Dans une variante intéressante, le calibrage sera effectué soit en amont des mesures, soit pendant la phase de mesure ou entre les mesures à partir de particularités effectuées sur la face supérieure du prisme (par exemple les rainures utilisées pour accroître la pression de contact ou The recovery will be made from a calibration performed upstream of the measurements and which implements a calibrated test pattern that is applied to the upper surface of the prism. The contact areas of this pattern are preferably made of a flexible material (eg elastomer). In an interesting variant, the calibration will be carried out either upstream of the measurements, or during the measurement phase or between the measurements from features made on the upper face of the prism (for example the grooves used to increase the contact pressure or
des croix gravées ou encore des éléments ou inscriptions rapportés). engraved crosses or added elements or inscriptions).
Les modes de réalisation de ces étapes ne seront pas inutilement détaillées ici, car elles sont, une fois le principe et la séquence définis, connus de l'homme de métier, comme par exemple tout spécialiste The embodiments of these steps will not be unnecessarily detailed here because they are, once the principle and sequence defined, known to the skilled person, as for example any specialist
travaillant dans le domaine des traitements de signal. working in the field of signal processing.
Nettoyage L'image obtenue comporte généralement diverses "pollutions" et bruits Cleaning The image obtained generally includes various "pollutions" and noises
liées à des saletés, éclairages parasites, etc... related to dirt, parasitic lighting, etc ...
Le nettoyage consistera à supprimer les basses fréquences spatiales par The cleanup will consist of removing low spatial frequencies by
des procédés de filtrages et à redresser les biais de contraste. filtering processes and straightening the contrast bias.
Les pollutions localisées pourront également être détectées par Localized pollution may also be detected by
l'opérateur qui apportera alors la correction qu'il jugera nécessaire. the operator who will then make the correction he deems necessary.
Une technique complémentaire et particulièrement intéressante consiste à effectuer une prise de vue sans objet posé sur le prisme et à effectuer les corrections sur cette image puis à les appliquer automatiquement aux mesures suivantes. On pourra également effectuer une soustraction de l'image en traitement par l'image initiale réalisée sans objet posé sur le prisme. 2 Extraction de l'aire de contact L'extraction de l'aire de contact pourra être effectuée en automatique à partir du traitement décrit ci-après ou par sélection manuelle de A complementary and particularly interesting technique is to take a shot without object placed on the prism and to make the corrections on this image then to apply them automatically to the following measures. We can also perform a subtraction of the image processing by the initial image made without object placed on the prism. 2 Extraction of the contact area The extraction of the contact area can be carried out automatically from the treatment described below or by manual selection of
l'opérateur ou par combinaison des deux. the operator or a combination of both.
Le traitement sera basé sur la différence de niveau de gris entre l'aire de contact et le reste de l'image (on pourra utiliser un seuil global, ou un seuil évolutif de type plan, parabole ou équivalent), mais on pourra également utiliser l'évolution locale du contraste (on utilisera par exemple la transformée de Fourrier en deux dimensions de l'image pour The treatment will be based on the difference in gray level between the contact area and the rest of the image (we can use a global threshold, or a scalable threshold plan, parabola or equivalent), but we can also use the local evolution of the contrast (we will use for example the Fourier transform in two dimensions of the image for
détecter de telles transitions).detect such transitions).
3 Extraction des coordonnées de l'aire de contact et de l'azimut correspondant Coordonnées de l'aire de contact Initialement, par calibration à l'aide d'une mire étalon repérée dans le référentiel piste, on est capable d'affecter à chaque point de l'image des 3 Extraction of the coordinates of the contact area and the corresponding azimuth Coordinates of the contact area Initially, by calibration using a standard gauge identified in the track reference system, we are able to assign to each point of the image of
coordonnées dans ce repère sol.coordinates in this ground reference.
Les coordonnées de l'aire de contact dans le repère sol seront évaluées préférentiellement de deux manières dont le choix dépend du type de The coordinates of the contact area in the ground reference will be evaluated preferably in two ways, the choice of which depends on the type of
sculpture du pneumatique.tire sculpture.
Barycentre de l'aire de contact Les coordonnées de l'aire de contact correspondront aux coordonnées Barycentre of the contact area The coordinates of the contact area will correspond to the coordinates
du barycentre des points constitutifs de l'aire de contact. the center of gravity of the points constituting the area of contact.
Dans une variante on pourra utiliser le barycentre des points constitutifs In a variant, it will be possible to use the center of gravity of the constituent points
de l'aire de contact et pondérés de leur niveau de gris. of the area of contact and weighted their gray level.
Barycentre du contour Dans cette deuxième solution, il sera décrit un contour (enveloppe mathématique de l'aire de contact) et les coordonnées de l'aire de contact seront les coordonnées du barycentre de la surface intérieure décrite par ce contour. Une variante possible consiste à déterminer plusieurs contours significatifs (par exemple contours de pains) et à Barycentre contour In this second solution, it will be described a contour (mathematical envelope of the contact area) and the coordinates of the contact area will be the coordinates of the center of gravity of the inner surface described by this contour. One possible variant is to determine several significant contours (for example bread contours) and to
calculer le barycentre de ces contours. calculate the center of gravity of these outlines.
Extraction de l'azimut On partira d'une aire de contact de référence qui pourra être constituée par exemple d'un premier passage du pneumatique ou d'une Extraction of the azimuth It will start from a reference contact area which may consist for example of a first passage of the tire or a
développée de l'aire de contact du pneumatique. developed of the contact area of the tire.
Cette aire de contact de référence avec la position spécifique de ses pains de gomme constituera alors la position azimut de référence à laquelle on pourra par exemple affecter la valeur O. Lors des passages, et par reconnaissance de forme, on détectera la position du ou des motifs de l'aire de contact et par comparaison par This reference contact area with the specific position of its rubber bars will then constitute the reference azimuth position to which the value O may for example be assigned. During the passages, and by shape recognition, the position of the one or more grounds of the area of contact and by comparison by
rapport à la référence, on en déduira l'azimut de l'image mesurée. relative to the reference, we will deduce the azimuth of the measured image.
On pourra également par exemple à partir du motif de base de l'aire de contact déterminer par un procédé équivalent à celui décrit ci-dessus l'orientation de l'aire de contact par rapport au repère piste ou à l'image initiale et mettre à profit cette information lors de la reconstitution de l'aire It is also possible, for example, from the basic pattern of the contact area to determine, by a method equivalent to that described above, the orientation of the contact area with respect to the track mark or to the initial image and to set take advantage of this information when reconstructing the area
de contact par rotation des mesures d'effort correspondantes. of contact by rotation of the corresponding effort measurements.
1 o CAMERA La caméra utilisée peut être un appareil photographique classique ou 1 o CAMERA The camera used can be a conventional camera or
une caméra numérique.a digital camera.
La résolution de la photographie de l'aire de contact est de préférence au moins égale à la moitié de la résolution recherchée en x et en y sur la The resolution of the photograph of the contact area is preferably at least half the resolution sought in x and y on the
cartographie d'aire de contact.contact area mapping.
Cette photographie est effectuée en nuance de gris ou éventuellement en couleur (notamment en cas d'utilisation sur la zone de mesure de liquides colorés avec par exemple de la fluorescéine, afin détudier le viscoplanage et l'aquaplanage; on rappelle que le viscoplanage est la situation o le pneumatique est encore en contact avec le sol mais commence à flotter sur un film d'eau, et que l'aquaplanage est la This photograph is carried out in gray scale or possibly in color (especially when used on the measurement zone of colored liquids with for example fluorescein, in order to study the viscoplaning and aquaplaning, it is recalled that the viscoplanage is the situation where the tire is still in contact with the ground but begins to float on a film of water, and that aquaplaning is the
situation o le film d'eau isole totalement la bande de roulement du sol). situation where the water film completely isolates the tread from the ground).
Le pneumatique roule sur une surface de préférence transparente qui The tire rolls on a preferably transparent surface which
peut être par exemple un prisme à 45 . can be for example a prism to 45.
PRISMEPRISM
Le prisme (ou tout élément transparent permettant une observation au delà de l'angle limite de la loi de Nyquist) (nl sin il = n2 sin i2 avec i angles d'incidence et n indice de réfraction), c'est-à-dire dans des conditions de réflexion totale, est d'une très grande planéité, est inséré dans le sol ou dans la rouleuse ou dans tout autre moyen de test, et la caméra d'observation est disposée de telle manière que l'angle d'observation par rapport à la surface du prisme sur laquelle roule le The prism (or any transparent element allowing an observation beyond the limit angle of the Nyquist law) (nl sin il = n2 sin i2 with i angles of incidence and n index of refraction), that is to say say in total reflection conditions, is of very great flatness, is inserted into the ground or into the rolling machine or in any other test means, and the observation camera is arranged in such a way that the angle of observation with respect to the surface of the prism on which rolls the
pneumatique soit suffisamment faible pour être inférieur à l'angle limite. pneumatic tire is sufficiently small to be smaller than the limit angle.
Ainsi, suivant cet angle d'observation, rien n'est transmis par la partie supérieure du prisme hormis ce qui a été émis par la face opposée du prisme ou par la partie du pneumatique en contact avec la face supérieure. On a représenté sur la figure 9 différentes formes acceptables de prismes, présentant un angle conforme à l'invention, ces formes n'étant Thus, according to this angle of observation, nothing is transmitted by the upper part of the prism except what has been emitted by the opposite face of the prism or by the portion of the tire in contact with the upper face. 9 various acceptable forms of prisms having an angle according to the invention are shown, these shapes not being
pas limitatives.not limiting.
Différentes formes de prismes: La figure 9 représente des exemples non limitatifs de formes de prisme particulièrement intéressantes. La première forme (figure 9A) correspond au cas général d'un prisme à 45, 50 o, etc..., les deux autres formes proposées (figures 9B et 9C) sont des formes de prisme tronqué et de plusieurs prismes à 45, 50 etc.... placés les uns à la suite des autres, permettent de réduire l'épaisseur du prisme, ce qui facilite la réalisation Different forms of prisms: FIG. 9 represents non-limiting examples of particularly interesting forms of prism. The first form (FIG. 9A) corresponds to the general case of a prism at 45, 50 o, etc., the other two proposed forms (FIGS. 9B and 9C) are truncated prism shapes and several prisms at 45, 50 etc. ... placed one after the other, reduce the thickness of the prism, which facilitates the realization
dudit prisme ainsi que son intégration dans le sol. said prism and its integration into the soil.
On pourra utiliser plusieurs formes de prisme en combinaison, pour des analyses complémentaires, si nécessaire, et / ou des prismes placés selon toute disposition spatiale, comme cela sera évident pour l'homme We can use several forms of prism in combination, for complementary analyzes, if necessary, and / or prisms placed according to any spatial arrangement, as will be obvious for humans
de métier.business.
HUBLOT:PORTHOLE:
La visualisation peut également être effectuée au travers d'un hublot (en lieu et place du prisme) ce procédé étant particulièrement intéressant en ambiance hydrodynamique (présence d'un liquide type eau + fluorescéine sur la piste dans la zone de mesure). On effectuera ici une observation en visée directe suivant un axe de préférence perpendiculaire au plan du hublot. La présence d'un liquide coloré peut en outre améliorer sensiblement la distinction entre l'aire de contact et The visualization can also be carried out through a porthole (in place of the prism), this process being particularly advantageous in a hydrodynamic environment (presence of a water-like liquid + fluorescein on the track in the measurement zone). An observation in direct view will be made here along an axis preferably perpendicular to the plane of the porthole. The presence of a colored liquid can further significantly improve the distinction between the contact area and
les zones n'y appartenant pas.areas not belonging to it.
On pourra également combiner prisme et hublot pour des analyses complémentaires, si nécessaire, et / ou des hublots et prismes placés selon toute disposition spatiale, comme cela sera évident pour l'homme We can also combine prism and porthole for additional analysis, if necessary, and / or portholes and prisms placed according to any spatial arrangement, as will be obvious for humans
de métier.business.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux Other features and advantages of the invention will be better
compris à la lecture de la description qui va suivre, et en se référant au understood in the following description, and with reference to the following
dessin annexé sur lequel: - la figure 1 représente le schéma synoptique du procédé général selon l'invention, appliqué à la mesure de cartographie d'une aire de contact - la figure 2 représente schématiquement une mise en oeuvre d'une variante non limitative de l'invention pour la détermination d'une aire de contact sur une " rouleuse " - la figure 3 représente schématiquement la mise en oeuvre de l'invention pour la détermination d'une aire de contact avec un système à prisme et caméra - la figure 4 représente schématiquement la mise en oeuvre de l'invention pour la détermination d'une aire de contact à basse vitesse - la figure 5 représente schématiquement la mise en oeuvre de l'invention pour la détermination d'une aire de contact à haute vitesse - la figure 6 représente un mode non limitatif de positionnement en quinconce " des capteurs de mesure d'efforts - la figure 7 représente un pneumatique à motifs strictement répétitifs, notamment de type poids lourd - la figure 8, qui se compose de la figure 8A (pain de gomme " court ") et 8B (pain de gomme " long ") représente un motif longitudinal répétitif mais de longueur variable - la figure 9, qui se compose des figures 9A, 9B et 9C, représente différentes formes de prismes utilisables selon l'invention. la figure 10 représente (coupe du prisme) un mode de " recreusage " du prisme selon une variante non limitative de l'invention - la figure 11 représente (vue de dessus du prisme) un mode de " recreusage " du prisme selon une variante non limitative de l'invention - la figure 12, qui se compose des figures 12A, 12B, 12C et 12D, représente schématiquement le passage du pain de gomme sur le prisme (fig. 12A) et l'image brute < redressées " avant reconstruction (fig. 12B) , ainsi (fig. 12C) que l'image obtenue après l'exclusion des attached drawing in which: - Figure 1 shows the block diagram of the general method according to the invention, applied to the mapping measurement of a contact area - Figure 2 schematically shows an implementation of a non-limiting variant of the invention for determining a contact area on a "rolling machine" - Figure 3 shows schematically the implementation of the invention for determining a contact area with a prism and camera system - the figure 4 schematically represents the implementation of the invention for the determination of a contact area at low speed - FIG. 5 schematically represents the implementation of the invention for determining a contact area at high speed - FIG. 6 represents a non-limiting mode of staggered positioning of the force measuring sensors. FIG. 7 represents a tire with strictly repetitive patterns, especially of the weight type. heavy - Figure 8, which consists of Figure 8A ("short" gum bread) and 8B ("long" gum bread) represents a repetitive longitudinal pattern but of variable length - Figure 9, which consists of the figures 9A, 9B and 9C, represents different forms of prisms that can be used according to the invention. FIG. 10 represents (prism section) a "regrooving" mode of the prism according to a non-limiting variant of the invention; FIG. 11 represents (top view of the prism) a mode of "regrooving" of the prism according to a variant not 12, which consists of FIGS. 12A, 12B, 12C and 12D, shows schematically the passage of the rubber loaf on the prism (FIG 12A) and the raw image "rectified" before reconstruction (FIG. Fig. 12B), thus (Fig. 12C) that the image obtained after the exclusion of
zones recreusées et (fig. 12D) I'image reconstruite par extrapolation. recreated areas and (Fig. 12D) the reconstructed image by extrapolation.
- la figure 13, qui se compose des figures 13A, 13B, 13C et 13D, représente une disposition des capteurs en V (fig. 13A), en < tête bêche " (fig. 13B), en barrette " espacée " (fig. 13C) et en nuage 13, which consists of FIGS. 13A, 13B, 13C and 13D, shows an arrangement of the V-shaped sensors (FIG 13A), in "spade-head" (FIG 13B), in "spaced" bar (FIG. 13C) and in the cloud
quelconque (fig. 13D).any one (Fig. 13D).
- la figure 14 représente un exemple non limitatif de matrice de capteur selon l'invention couvrant un " motif longitudinal complet " du pneumatique. Sur les figures annexées, les références ont les mêmes significations, qui sont les suivantes 1 prisme 2 chaussée de roulement 3 face supérieure du prisme 4 face opposée de prisme face d'observation du prisme 6 angle face supérieure / face d'observation 7 plan moyen de la surface du prisme 8 surface réelle (en coupe) de la surface du prisme 9 représentation de la demi longueur d'onde utilisée pain de gomme de la bande de roulement 11 zone non visible 12 rouleuse (" volant ") 13 capteurs d'efforts 14 pneumatique soumis au test codeurs 16 camera 17 zones de " recreusage " 18 surface polies (plan objet) 19 capteurs (de tous types selon les applications) pain de gomme " court " de la bande de roulement pain de gomme " long " de la bande de roulement Dans l'exemple représenté sur la figure 3, le prisme est en plexiglas, mais on pourra utiliser tout matériau translucide ou transparent et FIG. 14 represents a nonlimiting example of a sensor array according to the invention covering a "complete longitudinal pattern" of the tire. In the appended figures, the references have the same meanings, which are as follows: 1 prism 2 rolling road 3 upper face of the prism 4 opposite face of prism face of observation of the prism 6 angle upper face / face of observation 7 middle plane of the surface of the prism 8 actual surface (in section) of the surface of the prism 9 representation of the half wavelength used tread rubber of the tread 11 non-visible area 12 roll ("flywheel") 13 sensors of Efforts 14 Pneumatic Tested Encoders 16 Camera 17 Areas of "Regrooving" 18 Polished Surface (Object Plane) 19 Sensors (of all types depending on applications) Gum Bread "Short" Tread Gum Bread "Long" In the example shown in FIG. 3, the prism is in plexiglass, but any translucent or transparent material may be used.
capable de résister à la charge du véhicule. able to withstand the load of the vehicle.
Dans le même exemple de la figure 3, I'angle " alpha " du prisme est de 45 (angle mesuré entre sa face supérieure (face sur laquelle roule le pneumatique) et la face d'observation) mais cet angle est également non limitatif, à condition que l'on puisse observer dans les conditions In the same example of FIG. 3, the "alpha" angle of the prism is 45 (angle measured between its upper face (face on which the tire rolls) and the observation face), but this angle is also nonlimiting, provided that one can observe in the conditions
précisées ci-dessus.specified above.
L'angle de 45 permet, si on éclaire par la face " opposée ", de recevoir la totalité de l'éclairage hormis dans les zones o le pneumatique est en contact avec la face supérieure du prisme. Dans The angle of 45 allows, if illuminated by the "opposite" face, to receive all the illumination except in areas where the tire is in contact with the upper face of the prism. In
cette dernière zone, le pneumatique absorbe l'essentiel de la lumière. this last zone, the tire absorbs most of the light.
On pourra notamment utiliser des angles de 45, 50, 70, 85 ou 87 ou même 89 en conditions dites " de réflexion totale ", définies par It will be possible to use angles of 45, 50, 70, 85 or 87 or even 89 in so-called "total reflection" conditions, defined by
I'angle limite de la loi de Nyquist. The limit angle of Nyquist's law.
On peut aussi utiliser un " hublot " (angle = 0 ) et /ou un prisme à 40 , , etc... (ou des combinaisons diverses comme suggéré ci-dessus), si l'on souhaite réaliser en option complémentaire une " visée directe " permettant de voir l'ensemble du pneumatique. Si le hublot ou le prisme à 30, 400, etc... sont disposés de telle façon, avant ou après le prisme utilisé dans les conditions de " Nyquist,, employé selon l'invention, que le décalage de la mesure entre les deux procédés (c'est-à-dire mesure optique (prise d'image) et mesure d'efforts) corresponde à exactement un tour de la roue, une correction n'est pas nécessaire puisque les deux mesures correspondent à la même partie du pneumatique. S'il existe par contre un décalage azimutal, et si l'on a la connaissance (par des moyens annexes connus tels que des codeurs etc...) du décalage azimutal entre les deux points de mesure, on effectue alors un nombre suffisant de mesures successives jusqu'à ce que l'on obtienne la concordance entre les deux procédés de mesure (par exemple, si l'image est prise à un azimut de 12 et la mesure d'efforts est effectuée à un azimut de 48 , on effectuera autant de passages que nécessaires jusqu'à ce que la mesure d'efforts soit également prise à It is also possible to use a "porthole" (angle = 0) and / or a 40-prism, etc. (or various combinations as suggested above), if it is desired to carry out a complementary option direct "to see the entire tire. If the window or the prism 30, 400, etc. are arranged in such a way, before or after the prism used in the conditions of "Nyquist", used according to the invention, that the offset of the measurement between the two processes (ie optical measurement (image acquisition) and force measurement) corresponds to exactly one revolution of the wheel, a correction is not necessary since the two measurements correspond to the same part of the tire If, on the other hand, there is an azimuthal offset, and if the azimuthal offset between the two measuring points is known (by known auxiliary means such as encoders, etc.), then a sufficient number of successive measurements until the two measurement methods are matched (for example, if the image is taken at an azimuth of 12 and the effort measurement is carried out at an azimuth of 48, make as many passes as necessary until the effort measurement is equal taken at
l'azimut 12 (ou inversement)).the azimuth 12 (or vice versa)).
On obtient donc suivant ce procédé un "négatif" de l'aire de contact. Les chemins optiques des différents points de l'image (loi de Schempflug, qui stipule que pour obtenir une image non déformée, il faut des chemins optiques équivalents) imposent de redresser l'image This method therefore produces a "negative" of the contact area. The optical paths of the different points of the image (Schempflug's law, which states that in order to obtain an undistorted image, one needs equivalent optical paths) impose to straighten the image.
déformée en trapèze.distorted trapezium.
En outre, pour disposer d'une image d'une parfaite netteté, il faut de préférence que le plan image constitué par la surface du prisme, le plan de la lentille de la caméra et le plan du dispositif de captation de l'image In addition, to have an image of perfect sharpness, it is preferable that the image plane constituted by the surface of the prism, the plane of the lens of the camera and the plane of the image capture device.
(négatif, matrice CCD...) soient concourants en un point. (negative, matrix CCD ...) are concurrent at one point.
Cependant, dans le cas de dispositifs de captation de très faible However, in the case of very weak capture devices
dimension, ceci n'est pas nécessaire. dimension, this is not necessary.
Dans le cas d'une utilisation en milieu hydrodynamique, c'est-à-dire liquide répandu sur la piste d'essai, I'angle du prisme doit être adapté (68 o ou plus pour un prisme en matériau AltuglasTM / eau entre sa face supérieure et la face d'observation). Il en est de même entre la face In the case of use in a hydrodynamic medium, that is to say a liquid spread over the test track, the angle of the prism must be adapted (68 o or more for a prism made of AltuglasTM material / water between its upper face and the observation face). It is the same between the face
supérieure et la face opposée.upper and the opposite side.
Ces dispositifs permettent d'isoler toute partie du pneumatique positionnée à une distance la séparant de la surface du prisme inférieure These devices make it possible to isolate any part of the tire positioned at a distance separating it from the surface of the lower prism
ou égale à 1 / 2 de la longueur d'onde utilisée. or equal to 1/2 of the wavelength used.
Ceci est très discriminant, mais lors de roulages à haute vitesse, le prisme n'étant pas parfaitement plan, le pneumatique roule sur les points du haut du prisme (notamment par effet de rigidification des gommes avec la fréquence) et certaines parties des pains de gomme pourtant en contact avec le prisme ne sont plus identifiées comme telles. A haute vitesse, par exemple pneumatique " slick " (lisse) à 80 km/h, la majeure partie de l'aire de contact disparaît et seules subsistent les zones o la pression localisée est très élevée (généralement les bords This is very discriminating, but when driving at high speed, the prism is not perfectly flat, the tire rolls on the points of the top of the prism (in particular by stiffening effect of the tires with the frequency) and some parts of the breads gum yet in contact with the prism are no longer identified as such. At high speed, for example pneumatic "slick" (smooth) at 80 km / h, most of the contact area disappears and only the areas where the localized pressure is very high (usually the edges
de pain et les arêtes de la sculpture). bread and the edges of the sculpture).
Sur un pneu lisse ou peu sculpté, I'image peut totalement disparaître. Ce phénomène est particulièrement gênant sur les pneumatiques de compétition. Basse vitesse: (cf. figure 4) Dans ce schéma, I'image en négatif décrira bien l'ensemble du pain de gomme. Haute vitesse: (cf. figure 5) A haute vitesse, le pain s'indente moins dans les micro rugosités du On a smooth tire or little sculpted, the image can completely disappear. This phenomenon is particularly troublesome on competition tires. Low speed: (see figure 4) In this diagram, the image in negative will describe all the gum bread. High speed: (see figure 5) At high speed, the bread is less indented in the micro roughness of the
prisme et, I'image en négatif décrira mal une partie du pain de gomme. prism and, the image in negative will misrepresent some of the gum bread.
Pour remédier à cette difficulté, il faudrait naturellement disposer d'une surface de prisme encore plus lisse, mais les possibilités techniques et le coût de telles réalisations ne sont pas réalistes, non plus que les coûts d'entretien de la planéité du prisme (on emploie une machine à polir, en sachant qu'un seul freinage sur le prisme nécessite une opération de polissage). Selon une variante importante de l'invention, une solution particulièrement efficace consiste selon l'invention à placer devant la To overcome this difficulty, it would naturally have a prism surface even smoother, but the technical possibilities and the cost of such achievements are unrealistic, nor the maintenance costs of the flatness of the prism (one uses a polishing machine, knowing that a single braking on the prism requires a polishing operation). According to an important variant of the invention, a particularly effective solution is according to the invention to be placed in front of the
face d'observation une caméra infra rouge, en mode direct ou indirect. observation face an infrared camera, in direct or indirect mode.
Lorsque le pneumatique roule sur le prisme, seuls les rayonnements émis par une source positionnée à moins d'une demi-longueur d'onde When the tire rolls on the prism, only the radiation emitted by a source positioned at less than half a wavelength
de la surface réelle du prisme vont pouvoir être observés par la caméra. of the actual surface of the prism will be able to be observed by the camera.
Si on utilise une caméra infra rouge (sans éclairage infra rouge par la face opposée du prisme), comme l'aire de contact du pneumatique s'échauffe en roulage pour atteindre une température différente de (généralement supérieure à) celle du sol, nous obtiendrons une image de l'aire de contact. Mais le rayonnement thermique du pain de gomme va également échauffer (ou refroidir si l'aire est très chaude) la surface du prisme en contact ou très proche du pneumatique. Ceci permet d'observer l'ensemble de la surface de l'aire de contact et de résoudre le phénomène d'atténuation puis de disparition de l'image à haute vitesse, qui était très pénalisant dans l'art antérieur (" effacement de If an infra-red camera is used (without infrared illumination by the opposite face of the prism), as the contact area of the tire heats up in rolling to reach a temperature different from (generally greater than) that of the ground, we will obtain an image of the area of contact. But the thermal radiation of the gum bread will also heat up (or cool if the area is very hot) the surface of the prism in contact or very close to the tire. This makes it possible to observe the entire surface of the contact area and to solve the phenomenon of attenuation and then disappearance of the high-speed image, which was very penalizing in the prior art ("erasing
l'empreinte " évoqué plus haut).the footprint "mentioned above).
Une variante selon l'invention consiste à utiliser un flash infra rouge dans la partie opposée du prisme, de façon à observer l'aire de contact comme une "zone froide du prisme". Cette dernière variante permet de A variant according to the invention consists in using an infrared flash in the opposite part of the prism, so as to observe the contact area as a "cold zone of the prism". This last variant allows
pouvoir jouer entre les avantages des deux procédés. to be able to play between the advantages of the two processes.
Enfin l'observation à l'aide d'une caméra infra rouge fournit de nombreuses informations sur le fonctionnement du pneumatique et en particulier de l'aire de contact permettant d'effectuer des analyses Finally, the observation using an infrared camera provides a lot of information on the operation of the tire and in particular the contact area for performing analyzes.
d'échauffement, d'usure et d'efforts. warm-up, wear and effort.
L'invention concerne également un procédé et un dispositif dit de " recreusage du prisme " en mode de visualisation par un prisme doté The invention also relates to a method and device known as "regrooving the prism" in viewing mode with a prism
d'une caméra, appreil photographique, etc.... comme indiqué plus haut. a camera, camera, etc .... as indicated above.
Il s'agit d'une variante particulièrement importante de l'invention. This is a particularly important variant of the invention.
Recreusage Selon un mode de réalisation particulier, I'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'on utilise une surface supérieure du prisme de préférence parfaitement lisse, mais qu'on recreusera (" quadrillage ") de façon à réduire la surface supérieure en contact avec le pneumatique et ainsi augmenter la pression locale afin d'accroître le contraste de l'image, ce recreusage de la surface laissant de petites surfaces individuelles non recreusées et donc de préférence toujours parfaitement lisses (polies) qui permettront d'observer le contact comme précédemment, ces petites surfaces (ordre de grandeur de la surface individuelle: du 10ème de mm2 à quelques centimètres carrés) pouvant être dispersées en nuage de points quelconque ou disposées géométriquement de façon à constituer par exemple une matrice, avec un taux d'entaillement qui pourra aller jusqu'à 90 % de la surface de l'aire, voire 95 % ou même plus (la limite étant fonction du pneumatique, de la vitesse, de la surface du prisme, notamment). Dans une autre variante extrêmement importante de l'invention, on utilise donc une surface supérieure parfaitement lisse comme précédemment, mais qu'on recreusera (" quadrillage ") de façon à réduire la surface supérieure en contact avec le pneumatique et ainsi augmenter la pression locale afin d'accroître le contraste de l'image. (cf. figures 10, 11 et 12). A haute vitesse, le pneumatique s'indente alors Recreusage According to a particular embodiment, the invention relates to a device of the type described above, characterized in that an upper surface of the prism preferably perfectly smooth, but that will be recreated ("grid") so to reduce the upper surface in contact with the tire and thus increase the local pressure in order to increase the contrast of the image, this regrooving the surface leaving small individual surfaces not recreated and therefore preferably always perfectly smooth (polished) which will allow to observe the contact as before, these small surfaces (order of magnitude of the individual surface: from 10th of mm2 to a few square centimeters) being able to be dispersed in any cloud of points or arranged geometrically so as to constitute for example a matrix, with a rate of notching that can go up to 90% of the surface of the area, even 95% or even more (the limit e being a function of the tire, the speed, the surface of the prism, in particular). In another extremely important variant of the invention, a perfectly smooth upper surface is used as previously, but will be recreated ("grid") so as to reduce the upper surface in contact with the tire and thus increase the local pressure. to increase the contrast of the image. (see Figures 10, 11 and 12). At high speed, the tire is then
mieux sur les zones d'observation.better on the observation areas.
Actuellement, en Formule 1 par exemple, il est impossible d'effectuer des mesures sur prisme aux vitesses de la Formule 1, car on n'obtient aucune cartographie, le pneumatique semblant (ou étant alors réputé) c flotter " sur la piste, ce qui est naturellement inexact. L'invention, dans sa variante " recreusage " notamment, apporte pour la première Currently, in Formula 1 for example, it is impossible to make measurements on prism at Formula 1 speeds, because no map is obtained, the tire pretending (or being deemed to) float "on the track, this which is naturally inaccurate The invention, in its variant "regrooving" in particular, brings for the first time
fois une solution.once a solution.
L'invention concerne donc également le procédé de cartographie d'aire de contact comprenant le passage d'un véhicule sur un prisme The invention therefore also relates to the method of mapping contact area comprising the passage of a vehicle on a prism
" recreusé >"."regrooved>".
O Ce recreusage de la surface laissera des petites surfaces individuelles non recreusées et donc toujours parfaitement lisses (polies) qui O This regrooving of the surface will leave small individual surfaces not regrooved and therefore always perfectly smooth (polished) which
permettront d'observer le contact comme précédemment. will allow to observe the contact as before.
Ces petites surfaces (ordre de grandeur de la surface individuelle: du ème de mm2 à quelques centimètres carrés) pourront être dispersées en nuage de points quelconque ou disposées géométriquement de These small areas (order of magnitude of the individual surface: from mm2 to a few square centimeters) may be scattered in any scatter plot or geometrically arranged.
façon à constituer par exemple une matrice. way to constitute for example a matrix.
Le taux d'entaillement ainsi créé pourra aller jusqu'à 90 % de la surface de l'aire, voire 95 % ou même plus (la limite étant fonction du The rate of notching thus created will be able to go up to 90% of the surface of the area, even 95% or even more (the limit being function of the
pneumatique, de la vitesse, de la surface du prisme, notamment). pneumatic, velocity, surface of the prism, in particular).
Lors du traitement on prendra soin de ne conserver que les parties de During the treatment, care should be taken to keep only the parts of
l'image correspondant aux zones non recreusées. the image corresponding to the unregistered areas.
L'image ne sera plus alors une image continue, mais discrète. Un traitement particulièrement intéressant, notamment dans le cas d'une distribution géométrique des surfaces non recreusées, consistera à augmenter artificiellement la surface des zones non recreusées, jusqu'à The image will no longer be a continuous image, but discrete. A particularly interesting treatment, particularly in the case of a geometric distribution of non-recreated surfaces, will be to artificially increase the area of the unregistered areas, up to
ce que celles-ci soient jointives.what these are joined.
Recreusage du prisme pour améliorer le contraste: cf FIG 10, 11. 1 2 ci après) Coupe du prisme (Figure 10) Dans cet exemple, la surface de contact entre le prisme et le pneumatique est localement sensiblement divisée par neuf (motif carré), la pression de contact est donc augmentée dans un rapport neuf, le contraste de la prise de vue de l'aire de contact en est très sensiblement amélioré. On prendra soin de recreuser suffisamment le prisme pour que le pneumatique ne vienne pas s'appuyer de façon significative dans la Recreusage of the prism to improve the contrast: see FIG 10, 11. 1 2 below) Cutting the prism (Figure 10) In this example, the contact surface between the prism and the tire is locally substantially divided by nine (square pattern) , the contact pressure is increased in a new ratio, the contrast of the shooting of the contact area is significantly improved. We will take care to regroove sufficiently the prism so that the tire does not come to rely significantly in the
zone de recreusage.regrooving area.
On veillera également à effectuer un recreusage qui respecte le chemin We will also make sure to make a regrooving that respects the path
optique des rayons issus du plan objet. optical rays from the object plane.
Vue de dessus du prisme Il s'agit de la figure 11, les zones hachurées correspondant au recreusage selon l'invention, laissant subsister des surfaces polies Top view of the prism It is a question of FIG. 11, the hatched areas corresponding to the regrooving according to the invention, leaving polished surfaces
(carrés blancs) du plan objet.(white squares) of the object plane.
Image brute redressée avant reconstruction Il s'agit des figures 12 A (pain de gomme réel) et 12B (image obtenue Rectified raw image before reconstruction These are figures 12 A (real gumbread) and 12B (image obtained
avec recreusage).with regrooving).
Image après exclusion des zones recreusées Il s'agit de la figure 12 On remarquera le niveau de contraste très prononcé. Image after excluding recreated areas This is Figure 12 We will notice the level of contrast very pronounced.
Image reconstruite par extrapolation Il s'agit de la figure 12 D. On remarquera l'excellente corrélation avec le pain de gomme ", réel " Image reconstructed by extrapolation This is Figure 12 D. Note the excellent correlation with the gum bread ", real"
de départ.departure.
Reconstitution de l'aire de contact Nous distinguerons deux cas * Les pneumatiques à motif longitudinal répétitifs (dans lesquels nous inclurons les pneus sans motif longitudinal), ou pneumatiques << lisses " (compétition) * Les pneumatiques à motif longitudinal répétitifs mais de longueur variable. Cas des pneus lisses ou à motif longitudinal constant Dans le cas particulier des pneus lisses ou des pneus sans variation de motif (par exemple pneumatiques de Formule 1 rainurés longitudinalement), on pourra considérer que tous les azimuts sont identiques. Ainsi toutes les mesures correspondent à l'azimut souhaité pour la cartographie, et ceci permet de disposer plus rapidement de l'ensemble des données nécessaires à l'établissement de cette cartographie, et donc de réduire le nombre des passages (car les motifs Reconstitution of the contact area We will distinguish two cases * Repetitive longitudinal patterned tires (in which we will include tires without a longitudinal pattern), or "smooth" tires (competition) * Repetitive longitudinal patterned tires of variable length If the tires are smooth or with a constant longitudinal pattern In the particular case of smooth tires or tires without a variation of pattern (for example, longitudinally grooved tires of Formula 1), it may be considered that all the azimuths are identical. to the azimuth desired for the mapping, and this makes it possible to dispose more quickly of all the data necessary for the establishment of this cartography, and thus to reduce the number of the passages (because the motives
sont identiques).are the same).
Pneumatiques à motif longitudinal strictement répétitifs Sur un pneumatique à motif strictement répétitif, comme par exemple en poids lourd: (figure 7) L Longueur longitudinale du motif répété V sens d'avancement de la roue On peut noter que, les trois motifs P0, P1, P2 étant strictement identiques, les efforts générés par le motif P1 à l'instant t sont identiques à ceux générés par le motif P0 à l'instant t+ DT et à ceux générés par le motif P2 à l'instant t-DT avec DT= L/V L'aire de contact est considérée ne glissant pas sur le sol, sinon il conviendrait de remplacer V par la vitesse des motifs par rapport au Strictly repetitive longitudinal patterned tires On a pneumatic tire with a strictly repetitive pattern, such as for example in heavy weight: (FIG. 7) L Longitudinal length of the repeated pattern V direction of wheel advance It may be noted that, the three motifs P0, P1 , P2 being strictly identical, the forces generated by the pattern P1 at the instant t are identical to those generated by the pattern P0 at the instant t + DT and those generated by the pattern P2 at the instant t-DT with DT = L / V The contact area is considered not slipping on the ground, otherwise it would be advisable to replace V by the speed of the patterns with respect to the
centre roue.center wheel.
Ainsi, si on mesure la cartographie des efforts générés par un motif pendant toute sa traversée de l'aire de contact et qu'on effectue un nombre de passages suffisant pour disposer des différents azimuts (à la résolution spatiale correspondant à v/f avec f fréquence d'acquisition), on dispose de l'ensemble des informations pour reconstituer une cartographie complète d'aire de contact suivant n'importe quel azimut (à Thus, if one measures the mapping of the forces generated by a pattern throughout its crossing of the contact area and that a number of passages are made sufficient to have different azimuths (at the spatial resolution corresponding to v / f with f). frequency of acquisition), all the information is available to reconstruct a complete mapping of the contact area along any azimuth
la résolution spatiale correspondant à v/f avec f fréquence d'acquisition) . the spatial resolution corresponding to v / f with f acquisition frequency).
En effet, une aire de contact est constituée d'une répétition du motif de Indeed, a contact area consists of a repetition of the motif of
base, mais vue suivant des azimuts différents. base, but view according to different azimuths.
Ainsi on reconstituera l'aire de contact à partir des mesures effectuées sur un motif entier vu par la matrice de capteurs et correspondant à l'azimut oc auquel on accolera les motifs entiers correspondant aux azimuts a, + k*f avec 3 angle correspondant à une longueur de motif L vue du centre roue (L << R donc 3 L/R avec R rayon écrasé du pneu) et Thus the contact area will be reconstructed from the measurements made on an entire pattern as seen by the sensor array and corresponding to the azimuth oc to which the integer patterns corresponding to the azimuths a, + k * f will be joined with 3 corresponding to a length of pattern L view of the wheel center (L << R therefore 3 L / R with R crushed radius of the tire) and
k entier positif ou négatif.k positive or negative integer.
Si le nuage de capteurs utilisé ne décrit pas la totalité d'un motif, il suffira alors d'effectuer un nombre de passages plus important pour If the sensor cloud used does not describe the whole of a pattern, then it will suffice to make a larger number of passes for
statistiquement arriver à un résultat identique. statistically arrive at an identical result.
On remarquera ici que l'azimut de mesure du pneumatique (ou de la roue, etc..) et le positionnement du pneumatique ou de la roue, etc..., en x, y (Px, Py) lors des mesures d'efforts peuvent être déterminés par mesure optique bord de piste (un repère étant fixé sur la roue ou le pneu, ce repère pouvant être rapporté ou préexistant comme une valve), cette mesure pouvant également être effectuée à l'aide d'un codeur embarqué It will be noted here that the measurement azimuth of the tire (or of the wheel, etc.) and the positioning of the tire or the wheel, etc., in x, y (Px, Py) during the measurements of forces can be determined by optical edge measurement (a marker being fixed on the wheel or the tire, this mark can be reported or pre-existing as a valve), this measurement can also be performed using an on-board encoder
monté sur la roue du véhicule.mounted on the vehicle wheel.
Pneumatiques à motif longitudinal répétitif mais de longueur variable Figure 8 Remarque préliminaire Dans le cas des pneumatiques tourisme on remarquera que le motif de base est à longueur variable, mais cyclique. Ainsi on pourra utiliser l'approche décrite dans ce chapitre ou l'approche décrite dans le chapitre précédent (motifs répétitifs) en considérant comme motif, non plus le motif de base, mais l'ensemble des motifs de base constituant un Pneumatic tires with repeating longitudinal pattern but variable length Figure 8 Preliminary remark In the case of touring tires, it should be noted that the basic pattern is of variable length, but cyclical. Thus we can use the approach described in this chapter or the approach described in the previous chapter (repetitive patterns) by considering as a motif, no longer the basic pattern, but all of the basic patterns constituting a
cycle de variation de longueur de ce motif de base. cycle of variation of length of this basic pattern.
* Si on tient compte du fait que les efforts générés dans l'aire de contact ne sont liés au motif de la bande de roulement que dans les bords et arêtes desdits motifs, alors en connaissant les variations de pas des motifs, ainsi que l'azimut de la mesure ou en disposant de l'image de la surface de l'aire de contact sur laquelle a été effectuée la mesure, on* If we take into account that the forces generated in the contact area are related to the tread pattern only in the edges and edges of said patterns, then knowing the pitch variations of the patterns, as well as the azimuth of the measurement or by displaying the image of the surface of the contact area on which the measurement was made,
peut alors reconstituer totalement l'aire de contact. can then completely reconstruct the area of contact.
Il suffit en effet pour extrapoler d'un pain "long" à un pain "court" d'utiliser le même contour (ce contour ayant pour largeur la largeur du capteur de la matrice pris dans le sens perpendiculaire à l'avancement du véhicule et pour longueur la longueur du capteur d la matrice prise dans le sens d'avancement du véhicule), et de noter qu'au même positionnement spatial Ca = Cc et Cb = Cd et que CO = C1 et CO = C2 à iso positionnement (c'est-à-dire à In fact, it suffices to extrapolate from a "long" bread to a "short" bread to use the same contour (this contour having for its width the width of the sensor of the matrix taken in the direction perpendicular to the advance of the vehicle and for length the length of the sensor of the matrix taken in the direction of advance of the vehicle), and to note that at the same spatial positioning Ca = Cc and Cb = Cd and that CO = C1 and CO = C2 at iso positioning (c 'ie to
positionnement identique).identical positioning).
En conclusion, par repositionnement spatial puis temporel à partir de la connaissance de la développée de la bande de roulement du pneumatique, on peut reconstituer une cartographie complète d'aire de In conclusion, by spatial and temporal repositioning from the knowledge of the development of the tread of the tire, it is possible to reconstitute a complete mapping of the area of the tire.
contact suivant n'importe quel azimut. next contact any azimuth.
Traitement général ou " global " Le traitement général de reconstruction est appliqué sur les résultats General or "global" treatment General reconstruction treatment is applied to the results
issus des mesures d'effort (traités) et les images (traitées). from effort measurements (processed) and images (processed).
Nous avons vu qu'à chaque mesure d'effort, nous avons affecté des coordonnées Px, PY, Pz un azimut a et éventuellement un angle correspondant à l'orientation de la mesure d'effort par rapport au repère piste. Lorsque nous avons effectué suffisamment de passages pour disposer pour l'angle (c souhaité d'au moins une mesure (tridimensionnelle) d'effort pour chaque position x, y, z de la cartographie, alors, nous disposons d'un système algébrique composé d'autant d'équations indépendantes que d'inconnues. Nous savons alors que nous disposons d'assez d'informations pour reconstruire la cartographie des efforts We have seen that for each measurement of effort, we have assigned coordinates Px, PY, Pz an azimuth a and possibly an angle corresponding to the orientation of the measurement of effort relative to the track mark. When we have made enough passages to arrange for the desired angle (c) of at least one (three-dimensional) effort measurement for each x, y, z position of the map, then we have a composite algebraic system as many independent equations as unknowns, so we know we have enough information to reconstruct the mapping of
(tridimensionnels) suivant l'azimut (a avec la résolution requise. (three-dimensional) along azimuth (a with the required resolution.
La méthode consiste alors à appliquer un traitement classique de reconstruction qui peut être par exemple une détermination de chaque point, en partant du bord de l'aire de contact, puis en évoluant de proche The method then consists in applying a conventional reconstruction treatment that can be for example a determination of each point, starting from the edge of the contact area, and then evolving from close
en proche jusqu'à avoir décrit toute l'aire de contact. in the near until we have described the entire contact area.
On pourra dans certains cas arrêter les mesures avant d'avoir décrit la totalité des points de l'aire de contact, par exemple si on ne s'intéresse qu'à une partie de l'aire de contact pour laquelle on dispose de In some cases, it will be possible to stop the measurements before having described all the points of the contact area, for example if one is only interested in a part of the contact area for which one has
l'ensemble des points.all the points.
Dans le cas o on s'arrêterait alors qu'il manque un petit nombre de points à décrire, on pourra tenter de reconstituer l'aire de contact comme décrit précédemment mais en utilisant des techniques classiques In case we stop while missing a small number of points to describe, we can try to reconstruct the contact area as described above but using conventional techniques
d'interpolation pour décrire les points manquants. interpolation to describe the missing points.
On pourra par exemple utiliser des interpolations linéaires et appliquer l'approche suivante: * Si le point manquant est à l'intérieur d'un pain de sculpture alors on We can for example use linear interpolations and apply the following approach: * If the missing point is inside a carving bread then we
interpolera la valeur de ce point à partir de ses proches voisins. will interpolate the value of this point from its close neighbors.
* Si le point est en bord de pain, alors on l'interpolera uniquement à * If the point is on the edge of bread, then it will be interpolated only to
partir des points bord de pain voisins. from neighboring bread edge points.
* Si le point est situé dans une zone de non-contact (extérieure aire de contact, " rib ", rainure) alors on lui affectera pour chacune de ses * If the point is located in a non-contact area (outer contact area, "rib", groove) then it will be assigned for each of its
composantes d'effort la valeur 0.stress components the value 0.
Avantages de l'invention en mode " CONTACT,: Le procédé de mesure de l'aire de contact fournit une grande discrimination entre l'aire de contact et les zones du sol qui ne touchent Advantages of the invention in "CONTACT" mode: The measurement method of the contact area provides a great discrimination between the contact area and the areas of the ground that do not touch
pas le pneumatique.not the tire.
En outre, dans la variante infrarouge, et surtout dans le cas de l'utilisation d'un prisme recreusé, le dispositif permet d'améliorer à haute vitesse le contraste de l'empreinte qui a tendance à s'effacer avec les In addition, in the infrared variant, and especially in the case of the use of a regrooved prism, the device makes it possible to improve at high speed the contrast of the imprint, which tends to fade with
technologies classiques (flash et mesure dans le domaine du visible). conventional technologies (flash and measurement in the visible domain).
Le procédé global de mesure d'efforts et de visualisation de l'aire: permet de réduire le nombre de capteurs de la matrice procurant The overall process of measurement of forces and visualization of the area: makes it possible to reduce the number of sensors of the matrix providing
ainsi un gain économique et un gain sur le taux de fiabilité du dispositif. thus an economic gain and a gain on the reliability rate of the device.
- permet de disposer d'une cartographie en un nombre de passage réduit. Le traitement de reconstruction permet de plus d'obtenir une résolution spatiale et une précision de mesure nettement supérieures à ce qui est - allows to have a map in a reduced number of passages. The reconstruction processing also makes it possible to obtain a spatial resolution and a measurement accuracy which is clearly greater than that which is
obtenu à ce jour.obtained so far.
Ce traitement permet d'obtenir une vraie cartographie suivant un azimut donné et non un simple " moyennage " de nombreuses mesures obtenues selon des azimuts aléatoires, ce moyennage ne conduisant qu'à une indication extrêmement approximative de l'aire de contact, et This treatment makes it possible to obtain a true mapping according to a given azimuth and not a simple "averaging" of numerous measurements obtained according to random azimuths, this averaging only leading to an extremely approximate indication of the contact area, and
non pas à une " vraie " cartographie. not to a "real" mapping.
L'invention concerne encore les dispositifs de mesures et 0o d'essais pour les applications indiquées ici, et d'autres évidentes pour l'homme de métier, caractérisés en ce qu'ils comportent au moins un The invention also relates to measuring and testing devices for the applications indicated here, and others obvious to those skilled in the art, characterized in that they comprise at least one
dispositif tel que décrit ici.device as described herein.
Domaine d'application de l'invention, tous modes: L'invention concerne toutes les applications des procédés et dispositifs qui viennent d'être décrits, notamment aux domaines techniques suivants: Mesures par contact, ou sans contact, (" aérodynamique ") ou hydrodynamique ", c'est-à-dire par contact ou sans contact au travers d'un fluide, d'un gaz ou d'un liquide, sur tous objets et véhicules énoncés ci-dessus, notamment véhicules automobiles, motocycles, vélos, notamment de compétition, camionnettes, remorques, caravanes et poids lourds et remorques poids lourd, véhicules de compétition, motos de compétition, poids lourds de compétition, véhicules de compétition, aéronefs, aile d'avion, pale d'hélicoptère, roue de tout type, pied ou chaussure d'un marcheur ou coureur ou d'un sauteur en longueur ou en hauteur en athlétisme, perche d'un perchiste, nageurs ou plongeurs (barrettes de capteurs en fond de piscine), balle de tennis ou ballon, navire, carènes de navire, voiliers (barrettes de capteurs en fond de bassin et / ou en paroi latérale de bassin et / ou en disposition quelconque selon les besoins de la mesure), ski et skieurs, effet aérodynamique créé par le passage d'un objet rapide comme un train, un aéronef, une balle de tennis, etc...., et inversement effet généré sur l'objet lors de sa pénétration dans une zone confinée comme un tunnel routier, un tunnel ferroviaire, notamment pour les trains rapides " TGV ", analyse des effets d'un projectile soit sur la cible soit au long de sa trajectoire, mesure précise d'une empreinte digitale, contact et détection de la présence d'un liquide ou fluide en milieu gazeux, ou d'un FIELD OF APPLICATION OF THE INVENTION, ALL MODES: The invention relates to all the applications of the processes and devices which have just been described, in particular to the following technical fields: Measurements by contact, or without contact, ("aerodynamic") or hydrodynamic ", that is to say by contact or without contact through a fluid, a gas or a liquid, on all the objects and vehicles set out above, in particular motor vehicles, motorcycles, bicycles, including competition, vans, trailers, caravans and heavy goods vehicles and heavy goods vehicles, competition vehicles, competition bikes, competition heavyweights, competition vehicles, aircraft, airplane wing, helicopter blade, wheel of any type , foot or shoe of a walker or runner or jumper in length or height in athletics, pole vault, swimmers or divers (sensor strips in the bottom of pool), tennis ball or balloon, ship, ship hulls, sailboats (sensor bars at the bottom of the pool and / or in the side wall of the pool and / or in any arrangement depending on the needs of the measurement), skiers and skiers, aerodynamic effect created by the passage of a fast object such as a train, an aircraft, a tennis ball, etc ...., and conversely the effect generated on the object during its penetration into a confined area such as a road tunnel, a railway tunnel, especially for fast trains "TGV", analysis of effects of a projectile either on the target or along its trajectory, precise measurement of a fingerprint, contact and detection of the presence of a liquid or fluid in a gaseous medium, or a
gaz en milieu liquide etc.... et analogues. gas in liquid medium etc .... and the like.
Cette liste, d'une part n'est pas limitative, et d'autre part ne sera pas répétée: toutes ces applications seront implicitement couvertes par les This list, on the one hand is not exhaustive, and on the other hand will not be repeated: all these applications will be implicitly covered by the
exemples donnés, comme déjà précisé ci-dessus. given examples, as already specified above.
L'invention couvre également tous les modes de réalisation et toutes les applications qui seront directement accessibles à l'homme de métier à la The invention also covers all the embodiments and all the applications that will be directly accessible to those skilled in the art.
lecture de la présente demande, de ses connaissances propres. reading of this application, of his own knowledge.
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