PROCEDE DE CONTROLE GEOMETRIQUE TRIDIMENSIONNEL D'UNE CAISSE DE VEHICULE METHOD FOR THREE-DIMENSIONAL GEOMETRIC CONTROL OF A VEHICLE BOX
La présente invention est relative à un procédé et un dispositif de 5 contrôle géométrique tridimensionnel d'une caisse de véhicule. Des procédés de métrologie industrielle sont généralement employés, notamment dans l'industrie automobile, afin de vérifier la conformité géométrique de pièces mécaniques à assembler et par là-même d'assurer le contrôle de la qualité de fabrication du véhicule. A cet égard, le contrôle 10 géométrique tridimensionnel permet l'obtention de la topographie d'ensembles de points appartenant à la caisse du véhicule. II est notamment connu d'utiliser des capteurs à faible champ - généralement des capteurs à triangulation laser - dans des procédés de contrôle géométrique tridimensionnel. Chaque capteur à faible champ capture, 15 lors de chaque acquisition, une image bidimensionnelle de l'ensemble de points contenus dans la trace de mesure. Ensuite, les coordonnées tridimensionnelles de l'ensemble de points sont classiquement calculées par triangulation. Ces capteurs à faible champ peuvent être montés fixes ou embarqués sur des robots. 20 Cette solution présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, dans le cas de capteurs à faible champ montés fixes, chaque trace de mesure nécessite l'utilisation d'un capteur. Ainsi, le coût d'investissement croît linéairement avec le nombre de traces de mesure à effectuer. D'autre part, cette solution n'est pas pérenne car toute modification géométrique de l'entité à 25 mesurer - par exemple un nouveau modèle de véhicule - conduit généralement à un ajout de capteurs et/ou à une modification de l'emplacement des capteurs préexistants. Ce réaménagement des capteurs peut devenir par ailleurs très couteux, car nécessitant une reprise d'études, de nouveaux essais de validation et une intervention sur la ligne de production. 30 Dans le cas de capteurs à faible champ embarqués sur des robots, outre le coût d'achat d'un robot, plusieurs contraintes de mise en oeuvre apparaissent comme l'isolation du support des robots afin de limiter les vibrations et assurer une qualité de capture d'images satisfaisante. De plus, les robots subissent des phénomènes de dérive thermique, nécessitant l'utilisation 35 additionnelle de dispositifs de surveillance et de compensation thermique. The present invention relates to a method and a device for three-dimensional geometric control of a vehicle body. Industrial metrology processes are generally used, particularly in the automotive industry, to check the geometrical conformity of mechanical parts to be assembled and thereby to ensure the control of the quality of manufacture of the vehicle. In this respect, the three-dimensional geometric control makes it possible to obtain the topography of sets of points belonging to the vehicle body. It is in particular known to use low-field sensors - generally laser triangulation sensors - in three-dimensional geometric control methods. Each low-field sensor captures, at each acquisition, a two-dimensional image of the set of points contained in the measurement trace. Next, the three-dimensional coordinates of the set of points are conventionally calculated by triangulation. These low field sensors can be mounted fixed or embedded on robots. This solution has several disadvantages. Firstly, in the case of fixed low-field sensors, each measurement trace requires the use of a sensor. Thus, the investment cost increases linearly with the number of measurement traces to be performed. On the other hand, this solution is not sustainable because any geometric modification of the entity to be measured - for example a new vehicle model - generally leads to the addition of sensors and / or to a modification of the location of the devices. pre-existing sensors. This reorganization of sensors can also become very expensive, because it requires a resumption of studies, new validation tests and an intervention on the production line. In the case of robot-based low-field sensors, in addition to the cost of purchasing a robot, several implementation constraints appear as the isolation of the robot support in order to limit the vibrations and ensure a high quality of the robot. satisfactory image capture. In addition, the robots undergo thermal drift phenomena, necessitating the additional use of monitoring and thermal compensation devices.
Enfin, toute modification géométrique de l'entité à mesurer nécessite la reprise complète des trajectoires des robots. La présente invention a pour objet de remédier en tout ou partie aux inconvénients précités et consiste à cet effet en un procédé de contrôle géométrique tridimensionnel d'une caisse de véhicule, ladite caisse comportant au moins un premier ensemble présentant une faible densité de points ; au moins un deuxième ensemble présentant une forte densité de points ; ledit procédé comprenant les étapes consistant à : (a) immobiliser la caisse dans une position de référence géométrique ; (b) agencer une pluralité de capteurs à faible champ de manière à capturer des images bidimensionnelles du premier ensemble ; (c) acquérir les images bidimensionnelles du premier ensemble capturées lors de l'étape (b) ; (d) calculer les coordonnées tridimensionnelles du premier ensemble à partir des images bidimensionnelles acquises lors de l'étape (c) ; ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes consistant à : (e) agencer une pluralité de capteurs à large champ de manière à capturer des images bidimensionnelles du deuxième ensemble ; (f) acquérir les images bidimensionnelles du deuxième ensemble capturées lors de l'étape (e) ; calculer les coordonnées tridimensionnelles du deuxième ensemble à partir des images bidimensionnelles acquises lors de l'étape (f). Finally, any geometrical modification of the entity to be measured requires the complete recovery of the trajectories of the robots. The object of the present invention is to remedy all or part of the aforementioned drawbacks and to this end consists of a three-dimensional geometric control method of a vehicle body, said box comprising at least a first set having a low density of points; at least a second set having a high density of points; said method comprising the steps of: (a) immobilizing the body in a geometric reference position; (b) arranging a plurality of low field sensors to capture two-dimensional images of the first set; (c) acquiring the two-dimensional images of the first set captured in step (b); (d) calculating the three-dimensional coordinates of the first set from the two-dimensional images acquired in step (c); said method being characterized in that it further comprises the steps of: (e) arranging a plurality of wide-field sensors to capture two-dimensional images of the second set; (f) acquiring the two-dimensional images of the second set captured in step (e); calculating the three-dimensional coordinates of the second set from the two-dimensional images acquired in step (f).
Le procédé selon la présente invention combine une pluralité de capteurs à faible champ avec une pluralité de capteurs à large champ. Par large champ, on entend un champ visuel linéaire de l'ordre de un mètre sur un mètre pour une distance de travail de l'ordre d'un mètre. Par faible champ, on entend un champ visuel linéaire typique de quelques centimètres sur quelques centimètres pour une distance de travail pouvant varier de quelques centimètres à au-delà d'un mètre. Les capteurs à faible champ sont conservés pour capturer les images bidimensionnelles d'un premier ensemble de la caisse possédant une faible densité de points. Par faible densité de points, on entend que la trace de mesure, regroupant les points à mesurer du premier ensemble de la caisse, définit une zone spatialement peu étendue - de l'ordre du centimètre carré - et éventuellement difficilement accessible. A contrario, les capteurs à large champ sont utilisés pour capturer les images bidimensionnelles d'un second ensemble de la caisse possédant une forte densité de points c'est-à-dire que la trace de mesure, regroupant les points à mesurer du second ensemble de la caisse, définit une zone spatialement étendue - de l'ordre du mètre carré - . L'utilisation de capteurs à large champ permet ainsi de s'affranchir de l'utilisation de capteurs à faible champ embarqués sur des robots. En outre, cette solution apparaît pérenne car ne nécessitant pas de nouvelles implantations de capteurs lors d'une modification géométrique de l'entité à mesurer. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, le calcul des coordonnées tridimensionnelles du premier ensemble est réalisé par 10 triangulation. Selon un autre mode de mise en oeuvre, le calcul des coordonnées tridimensionnelles du deuxième ensemble est réalisé par photogrammétrie et/ou stéréoscopie. Avantageusement, le procédé comporte une étape supplémentaire 15 consistant à éclairer localement certains points de la caisse de manière à améliorer la qualité de la capture d'images bidimensionnelles respectivement par la pluralité de capteurs à faible champ et par la pluralité de capteurs à large champ. Selon une caractéristique, le procédé comporte une étape 20 supplémentaire consistant à traiter les images bidimensionnelles acquises respectivement du premier ensemble et du deuxième ensemble, afin d'extraire certains points remarquables tels que le centre de gravité. Préférentiellement, la pluralité de capteurs à faible champ comporte au moins un capteur à triangulation laser. 25 La présente invention se rapporte également à un dispositif pour le contrôle géométrique tridimensionnel d'une caisse de véhicule, ladite caisse comportant au moins un premier ensemble présentant une faible densité de points ; au moins un deuxième ensemble présentant une forte densité de points ; ledit dispositif comprenant des moyens d'immobilisation de la caisse ; 30 une pluralité de capteurs à faible champ agencée pour capturer des images bidimensionnelles du premier ensemble ; des moyens de calcul des coordonnées tridimensionnelles du premier ensemble ; et étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pluralité de capteurs à large champ agencée pour capturer des images bidimensionnelles du deuxième ensemble et des 35 moyens de calcul des coordonnées tridimensionnelles du second ensemble. The method of the present invention combines a plurality of low field sensors with a plurality of wide field sensors. By wide field, we mean a linear field of view of the order of one meter by one meter for a working distance of about one meter. By low field, we mean a linear field of view typical of a few centimeters by a few centimeters for a working distance that can vary from a few centimeters to more than a meter. The low field sensors are retained to capture the two-dimensional images of a first set of the body having a low density of points. By low density of points, it is meant that the measurement trace, grouping the points to be measured of the first set of the body, defines a spatially small area - of the order of a square centimeter - and possibly difficult to access. On the other hand, wide field sensors are used to capture the two-dimensional images of a second set of the body having a high density of points, that is to say the measurement trace, gathering the points to be measured of the second set. of the body, defines a spatially extended area - of the order of one square meter -. The use of wide field sensors thus makes it possible to dispense with the use of low-field sensors embedded on robots. In addition, this solution appears perennial because it does not require new implantations of sensors during a geometric modification of the entity to be measured. According to one embodiment of the invention, the computation of the three-dimensional coordinates of the first set is carried out by triangulation. According to another mode of implementation, the computation of the three-dimensional coordinates of the second set is carried out by photogrammetry and / or stereoscopy. Advantageously, the method comprises an additional step of locally illuminating certain points of the box so as to improve the quality of the two-dimensional image capture respectively by the plurality of low field sensors and by the plurality of wide field sensors. According to one feature, the method includes an additional step of processing the acquired two-dimensional images of the first set and the second set, respectively, to extract certain remarkable points such as the center of gravity. Preferably, the plurality of low field sensors comprises at least one laser triangulation sensor. The present invention also relates to a device for the three-dimensional geometric control of a vehicle body, said box comprising at least a first set having a low density of points; at least a second set having a high density of points; said device comprising means for immobilizing the body; A plurality of low field sensors arranged to capture two-dimensional images of the first set; means for calculating the three-dimensional coordinates of the first set; and being characterized in that it further comprises a plurality of wide-field sensors arranged to capture two-dimensional images of the second set and means for calculating the three-dimensional coordinates of the second set.
Selon un mode de réalisation de l'invention, les coordonnées tridimensionnelles du premier ensemble sont calculées par des moyens de calcul par triangulation. Selon un autre mode de réalisation, les coordonnées 5 tridimensionnelles du deuxième ensemble sont calculées par des moyens de calcul par photogrammétrie et/ou stéréoscopie. Avantageusement, le dispositif comporte en outre des sources d'éclairage de la caisse de manière à améliorer la qualité de la capture d'images bidimensionnelles respectivement par la pluralité de capteurs à faible 10 champ et par la pluralité de capteurs à large champ. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue de dessus d'une caisse de véhicule 15 équipée d'un dispositif selon la présente invention ; - la figure 2 est une vue de face de la face avant de la caisse de véhicule représentée à la figure 1. Le dispositif illustré aux figures 1 et 2 pour le contrôle géométrique tridimensionnel d'une caisse 1 de véhicule comporte une pluralité de capteurs 20 à faible champ 2 - de type capteurs à triangulation laser - ainsi qu'une pluralité de capteurs à large champ 3. Le ratio entre le nombre de capteurs à large champ 3 et le nombre de capteurs à faible champ 2 est de quatre. Quatre capteurs à faible champ 2 sont disposés sous la caisse 1 du véhicule tandis que seize capteurs à large champ 3 sont ménagés 25 sensiblement uniformément autour de la caisse 1. Par ailleurs, six sources d'éclairage 4 de la caisse 1 sont également ménagées autour de cette dernière. La pluralité de capteurs à faible champ 2 est ménagée à proximité d'un premier ensemble de la caisse 1 présentant une faible densité de points, 30 de manière à ce que la pluralité de capteurs à faible champ 2 permette de capturer des images bidimensionnelles du premier ensemble. La pluralité de capteurs à large champ 3 est ménagée autour d'un deuxième ensemble de la caisse 1 présentant une forte densité de points de manière à ce que la pluralité de capteurs à large champ 2 permette de capturer 35 des images bidimensionnelles du deuxième ensemble. According to one embodiment of the invention, the three-dimensional coordinates of the first set are calculated by means of calculation by triangulation. According to another embodiment, the three-dimensional coordinates of the second set are calculated by calculation means by photogrammetry and / or stereoscopy. Advantageously, the device further comprises lighting sources of the box so as to improve the quality of the capture of two-dimensional images respectively by the plurality of low-field sensors and by the plurality of wide-field sensors. Other features of the present invention will appear on reading the following detailed description of an example of non-limiting implementation, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 is a top view of a vehicle body equipped with a device according to the present invention; FIG. 2 is a front view of the front face of the vehicle body shown in FIG. 1. The device illustrated in FIGS. 1 and 2 for the three-dimensional geometric control of a vehicle body 1 comprises a plurality of sensors. with a low field 2 - of the laser triangulation sensor type - as well as a plurality of wide-field sensors 3. The ratio between the number of wide-field sensors 3 and the number of low-field sensors 2 is four. Four low-field sensors 2 are arranged under the body 1 of the vehicle while sixteen wide-field sensors 3 are formed substantially uniformly around the body 1. In addition, six light sources 4 of the body 1 are also provided around of the latter. The plurality of low field sensors 2 is arranged near a first set of the box 1 having a low dot density, so that the plurality of low field sensors 2 can capture two-dimensional images of the first one. together. The plurality of wide field sensors 3 is arranged around a second set of the box 1 having a high density of points so that the plurality of wide field sensors 2 can capture two-dimensional images of the second set.
Les sources d'éclairage 4 de la caisse 1 permettent d'améliorer la qualité de la capture d'images bidimensionnelles par les capteurs à faible champ 2 et les capteurs à large champ 3. Sur les figures 1 et 2, l'emplacement des sources d'éclairage contribue uniquement à l'amélioration de la qualité de la capture d'images pour les capteurs à large champ 3. Le calcul des coordonnées tridimensionnelles des points constituant le premier ensemble s'effectue classiquement par triangulation. Le calcul des coordonnées tridimensionnelles du second ensemble s'effectue par des méthodes de photogrammétrie et/ou stéréoscopie. Les méthodes de stéréoscopie sont utilisées lorsque les coordonnées tridimensionnelles sont calculées à partir d'images bidimensionnelles capturées par exactement deux capteurs à large champ 2. Les méthodes de photogrammétrie sont, quant à elles, utilisées lorsque les coordonnées tridimensionnelles sont calculées à partir d'images bidimensionnelles capturées par au moins deux capteurs à large champ 2. L'immobilisation de la caisse dans une position de référence géométrique permet d'assurer la répétabilité du procédé. Bien entendu, l'exemple de réalisation évoqué ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif, et d'autres détails et améliorations peuvent être apportés au procédé et au dispositif selon l'invention, sans pour autant sortir du cadre de l'invention où d'autres formes du procédé et du dispositif peuvent être réalisées. 5 10 15 20 30 The lighting sources 4 of the body 1 make it possible to improve the quality of the two-dimensional image capture by the low-field sensors 2 and the wide-field sensors 3. In FIGS. 1 and 2, the location of the sources The calculation of the three-dimensional coordinates of the points constituting the first set is carried out conventionally by triangulation. The computation of the three-dimensional coordinates of the second set is carried out by methods of photogrammetry and / or stereoscopy. Stereoscopic methods are used when the three-dimensional coordinates are calculated from two-dimensional images captured by exactly two wide-field sensors 2. The photogrammetry methods are used when the three-dimensional coordinates are calculated from images two-dimensional sensors captured by at least two wide-field sensors 2. The immobilization of the body in a geometric reference position ensures the repeatability of the process. Of course, the exemplary embodiment mentioned above has no limiting character, and other details and improvements can be made to the method and the device according to the invention, without departing from the scope of the invention where Other forms of the method and device may be realized. 5 10 15 20 30