FR3024572A1

FR3024572A1 - Procede de controle de la suspension d'un vehicule par un traitement d'images d'au moins une camera embarquee

Info

Publication number: FR3024572A1
Application number: FR1457411A
Authority: FR
Inventors: Lucien Garcia
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Continental Autonomous Mobility Germany GmbH; Continental Automotive France SAS
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-02-05
Anticipated expiration: 2034-07-31
Also published as: US10127650B2; CN106574880A; FR3024572B1; US20170213336A1; CN106574880B; WO2016015846A1

Abstract

L'invention vise à contrôler l'état de dégradation de la suspension d'un véhicule sans avoir recours à tests immobilisant le véhicule ou à une expertise non objective. Pour ce faire, l'invention propose de traiter les données fournies par au moins une caméra frontale d'un système visuel embarqué. Le procédé de contrôle selon l'invention comporte les étapes d'acquisition périodique (210) d'images fournies par la ou les caméras, puis de mémorisation (220, 230) des données de position de route tridimensionnelle par rapport à une route plane et des données de paramètres de position fondamentaux de la trajectoire du véhicule. Une minimisation (250) est alors opérée sur l'erreur (?P2) entre les valeurs idéales des paramètres de suspension (K, C) d'un modèle de suspension choisi (240) et les valeurs de ces paramètres correspondant à des données de trajectoire (h, z, θ) mémorisées (235) à partir des données de position. Par itération (260), la précision ε de l'erreur (?P2) atteint une valeur suffisante prédéfinie pour diagnostiquer (270) un état de la suspension.

Description

La présente invention se rapporte à un procédé de contrôle de l'état de dégradation d'une suspension équipant un véhicule automobile à partir d'un traitement des données d'images fournies par au moins une caméra embarquée à bord du véhicule, en particulier par deux caméras d'un système stéréoscopique.

Les suspensions de véhicule automobile visent un double objectif : contribuer à maintenir le véhicule sur la route en toute sécurité dans toutes les circonstances (freinage, virage, revêtement de la route, etc.) et garantir de bonnes conditions de transport des passagers dans un habitacle isolé (bruits, vibrations, secousses, etc.). Ces objectifs sont en général indépendants et nécessitent la mise en place de 10 solutions de compromis, en particulier entre la raideur des ressorts et le taux de compression des amortisseurs constituant en général les organes de la suspension automobile agencés sur chaque roue. Afin de suivre l'état d'une suspension permettant d'estimer le moment où il convient d'en changer, la suspension ayant alors un taux de dégradation critique due au 15 vieillissement des pièces ou à des défauts qui grandissent avec le temps, il est possible de mettre en oeuvre: soit une inspection manuelle lors d'un essai routier mettant à l'épreuve cette suspension, mais une telle solution reste fonction du degré d'expertise de l'intervenant, soit un banc de test permettant de fournir des résultats objectifs. De tels bancs testent l'efficacité de la suspension en mesurant des valeurs 20 d'adhérence, en particulier selon la méthode de mesure de l'association des fabricants d'amortisseurs de chocs européens ou EUSAMA (acronyme de « European Shock Absorber Manufacturers Association »). Cependant de tels bancs fournissent des mesures insuffisantes pour détecter avec précision l'état d'une suspension dans son comportement en vraie grandeur dans un 25 contexte réel. La présente invention vise à contrôler l'état de dégradation de la suspension d'un véhicule de manière sûre et permanente, sans avoir recours à tests immobilisant le véhicule ou à une expertise non objective. Pour ce faire, l'invention propose de traiter les données fournies par au moins une caméra frontale d'un système visuel embarqué sur le 30 véhicule. De telles caméras sont en général destinées aux unités d'assistance à la conduite. Ces unités servent à la détection d'obstacles situés dans le champ visuel amont de ces véhicules. Les systèmes stéréoscopiques permettent en particulier de déterminer avec 35 précision la distance entre le véhicule et des obstacles situés en amont à partir de deux caméras embarquées, agencées à proximité l'une de l'autre pour fournir des couples d'images à une unité de traitement numérique. La distance entre ces obstacles et le véhicule est ainsi détectée par une analyse de la disparité entre les images formées. La reconnaissance des obstacles peut alors être avantageusement portée à la connaissance du conducteur par une intervention signalée du système d'assistance à la conduite. De telles caméras peuvent également avoir d'autres fonctions, par exemple : une détection et un avertissement de franchissement de la ligne continue, ou un arrêt automatique (au moins partiel : passage en feux de croisement ou en veille d'au moins un phare) des pleins phares lors du croisement d'un véhicule circulant en sens inverse, une détection de piéton et déclenchement éventuel du freinage d'urgence, etc. Dans le cadre de l'invention, des données liées à la présence d'irrégularités sur la route et fournies par un traitement des images du système visuel, ainsi que des données liées à la position du véhicule sur cette route, sont exploitées pour contrôler l'état de la suspension du véhicule par rapport à une suspension de référence.

Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de contrôle de l'état de dégradation d'une suspension équipant un véhicule automobile comportant les étapes suivantes : - acquisition périodique d'images successives d'un champ de vision amont fournies par au moins une caméra d'un système visuel embarqué sur le véhicule et mémorisées sous forme de points d'images ; - mémorisation des données de position d'une route réelle tridimensionnelle par rapport à route de référence considérée comme plane, à partir des points d'images mémorisées à l'étape précédente ; - mémorisation des données de paramètres de position fondamentaux en rotation et en translation d'une trajectoire du véhicule à partir des données de position mémorisées par rapport à la référence plane ; - minimisation d'une erreur entre des valeurs de paramètres de suspension intrinsèques prédéterminés d'un modèle de suspension dans un état idéal et des valeurs des paramètres de suspension intrinsèques dudit modèle correspondant aux données de paramètres de position fondamentaux de la trajectoire mémorisées aux étapes précédentes ; - itération de l'étape précédente jusqu'à ce qu'une précision C de ladite erreur atteigne une valeur prédéfinie ER pour diagnostiquer un état de la suspension en fonction de l'écart établi à l'étape précédente ; et - déclenchement d'une alarme en cas de diagnostic d'un état de suspension précritique.

Dans un mode de mise en oeuvre préféré, le système visuel embarqué est un système stéréoscopique comportant deux caméras fournissant des couples d'images afin de construire des données tridimensionnelles à partir des disparités, avantageusement numériquement filtrées, entre chaque couple d'images.

Selon d'autres modes de mise en oeuvre particulièrement avantageux : - la route considérée comme plane est déterminée en moyennant les écarts-types des données de route réelle tridimensionnelle avec un nombre prédéterminé de points d'image ; - la trajectoire du véhicule est identifiée par des valeurs successives de paramètres spécifiques en élévation de la route tridimensionnelle et du véhicule, et en rotation de roulis et/ou de tangage du véhicule, ces valeurs de paramètres spécifiques de position étant déterminées à partir des données mémorisées de la route réelle tridimensionnelle et des paramètres de position fondamentaux ; - le modèle de suspension est choisi dans une bibliothèque, pour chaque roue du véhicule, entre une suspension à simple étage à ressort équivalent ou à ressort / amortisseur équivalents montés en parallèle, et une suspension à double étage à ressort équivalent, ou à ressort / amortisseur équivalents montés en parallèle pour un étage de suspensions propres, et à ressort équivalent, ou à ressort / amortisseur équivalents montés en parallèle pour un étage de pneumatique ; - les paramètres de suspension se rapportent à la raideur du ou des ressorts équivalents et au taux de compression du ou des amortisseurs équivalents par roue ; - la suspension est pilotée par une commande choisie entre une commande active, semi-active et passive ; - la précision C des valeurs des paramètres de suspension permet de détecter un état de gonflage des pneumatiques ; - la précision C des valeurs des paramètres de suspension permet de déduire qui, entre la suspension et le(s) pneumatique(s), est dans un état précritique. D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée non limitative ci-après, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : - la figure 1, une vue en perspective d'un véhicule automobile en transparence pour laisser apparaître les organes de suspension agencés sur chaque roue du véhicule ; - la figure 2, une vue latérale d'un véhicule mettant en évidence un exemple de modèle de suspension schématisé des organes de suspension propre et des pneumatiques du véhicule ; - la figure 3, une vue en projection latérale des profils de la trajectoire réelle 5 d'une caméra du système visuel embarqué sur le véhicule, de la trajectoire estimée de cette caméra à partir du modèle de suspension, et de la route sur laquelle le véhicule circule ; et - la figure 4, un logigramme de mise en oeuvre du procédé de contrôle de l'état de la suspension d'un véhicule selon l'invention. 10 La figure 1 illustre la vue en perspective d'un véhicule 1 qui laisse apparaître par transparence sa suspension 10. Cette suspension 10 comporte respectivement, au niveau des roues avant 2a et arrière 2b, des ressorts hélicoïdaux 3a et 3b montés de façon coaxiale (sur l'essieu avant 10A dans l'exemple) ou à proximité (sur l'essieu arrière 10B dans l'exemple) d'amortisseurs avant 4a et arrière 4b, ces ressort et 15 amortisseurs constituant des organes de suspension propres avant 11A et arrière 11 B, et des pneumatiques 5a et 5b montés sur les roues 2a et 2b correspondantes. Une telle suspension 10 est active dans l'exemple illustré, c'est-à-dire que la commande de cette suspension permet de conserver une trajectoire plane du véhicule lorsque la suspension correspond à une suspension de référence parfaite, cette 20 trajectoire étant asservie à une même élévation par rapport au sol lorsque le véhicule circule. Alternativement, la commande de suspension peut être semi-active lorsqu'elle ne s'oppose pas au déplacement vertical des roues, mais compense ce déplacement pour ne pas l'amplifier. Lorsqu'aucune commande de suspension n'intervient, cette 25 commande est dite passive, en cas d'absence de commande ou de mise en veille. Le véhicule 1 comporte également les caméras 6 et 7 d'un système stéréoscopique 60, assemblées sur un support d'embarquement 12 agencé sur le bord supérieur du pare-brise 1 b du véhicule 1. Afin d'illustrer un modèle de suspension 10, la vue latérale de la caisse de 30 véhicule lc de la figure 2 montre, sous une forme modélisée, les organes de suspension propres avant 11A et arrière 11 B et des pneumatiques avant 5a et arrière 5b de la figure 1. Chaque organe de suspension propre, 11A ou 11B, se compose alors d'un ressort équivalent 3'a ou 3'b et d'un amortisseur montés en parallèle, chaque amortisseur 35 étant représenté par un piston 41 associé à un cylindre d'huile 42. Un actionneur de commande de suspension, 6A et 6B, est prévu au niveau de chaque organe de suspension propre, afin de réguler la suspension de manière active au niveau de chaque roue 2a et 2b (figure 1). Chaque organe de suspension propre, 11A ou 11B, supporte une masse suspendue Ms, estimée égale au quart de la masse de la caisse du véhicule 1c. De plus 5 chaque pneumatique, modélisé ici par un ressort 5'a, 5'b, soutient une masse non suspendue Mu, estimée égale au quart du châssis. Les raideurs des ressorts et les taux de compression des amortisseurs sont préalablement réglés pour que les actionneurs puissent répartir les masses de manière optimale à tout instant lorsque le véhicule circule. Dans ces conditions, les couples d'images du champ de vision amont Va 10 successivement mémorisés par le système stéréoscopique 60 solidaire de la caisse 1c enregistrent également le comportement du véhicule qui dépend de l'état de sa suspension. Ce comportement est totalement identifié à partir des variations des 6 paramètres de position fondamentaux dans un repère orthogonal de référence OXYZ, 15 trois rotations (tangage, roulis et lacet, respectivement autour des axes OX, OY et OZ) et trois translations (parallèlement aux axes OX, OY et OZ), comme cela est classiquement appliqué. Ici, le repère OXYZ est orienté selon la route de référence 100 considérée comme plane, qui est déterminée en moyennant les écarts-types des points d'image de la route du champ de vision amont Va (c'est-à-dire d'une route réelle tridimensionnelle 110) 20 successivement mémorisés. Dans des mises en oeuvres simplifiées, il est possible d'utiliser moins de 6 paramètres fondamentaux. La connaissance des valeurs successives des 6 paramètres fondamentaux enregistrées par le système stéréoscopique permet d'accéder, par une transformation matricielle adaptée, aux variations des valeurs de paramètres spécifiques de position, 25 définissant la trajectoire du véhicule 1 sur la route de référence 100 et caractérisant le comportement du véhicule lié à l'état de sa suspension. Ces paramètres spécifiques de position se rapportent, dans l'exemple, à la variation en élévation « h » des irrégularités 101 formées sur la route réelle tridimensionnelle 110 par rapport à la route de référence 100, ainsi qu'à deux autres 30 paramètres liés à la position du véhicule dans le repère OXYZ, à savoir son élévation « z » mesurée sur l'axe OZ et sa rotation « e » de tangage autour de l'axe OX. Alternativement, il est possible d'ajouter la rotation de roulis du véhicule ou de remplacer la rotation de tangage par la rotation de roulis. La vue en projection latérale dans le plan ZOY de la figure 3 illustre la 35 trajectoire Ts d'une caméra 6 du système stéréoscopique du véhicule circulant sur un profil de route réelle tridimensionnelle 110, OY coïncidant avec le profil linéaire de la route de référence 100 évoquée ci-dessus. La trajectoire Ts est déterminée à partir des enregistrements des images par rapport à la route de référence 100 et coïncide avec la trajectoire de la caisse du véhicule 1c stabilisée par les commandes de suspension active 6A, 6B (figure 2). Sur la figure 3 apparaît également la trajectoire idéale TO de la caméra 6, 5 parallèle à la route dite de référence 100 lorsque la suspension est considérée comme idéale avec le modèle de suspension considéré (cf. figure 2). Cette trajectoire idéale TO est parallèle au profil linéaire de la route de référence 100 : les écarts Az entre les trajectoires Ts et TO résultent alors de la variation des paramètres spécifiques de position « z » et « e » du véhicule due à la dégradation de l'état de la suspension en référence à 10 un état idéal du modèle de suspension utilisé (cf. figure 2). Le logigramme de la figure 4 rend compte, en partant de l'exemple précédent basé sur un système stéréoscopique embarqué dans un véhicule, de la mise en oeuvre du procédé de contrôle de l'état de la suspension d'un véhicule selon l'invention. Le système stéréoscopique comporte à cet effet un module de traitement numérique des données 15 issues des caméras, ce module permettant d'effectuer les étapes suivantes. Une première étape 210 mémorise périodiquement les points d'image des couples d'images du champ de vision amont Va de la route réelle tridimensionnelle 110 (figure 2) formées par le système stéréoscopique 60 (figures 1 et 2). Une étape 220 de traitement de ces images mémorise les points d'image de la route de référence 100 et des valeurs relatives 20 du profil de la route réelle 110 par rapport au profil linéaire de la route de référence 100 (figure 2). En parallèle, une étape 230 d'acquisition et de mémorisation des valeurs successives des 6 paramètres de position fondamentaux en rotation et en translation de la trajectoire de la caméra Ts est également réalisée à partir des images enregistrées à 25 l'étape 210. A partir des valeurs des 6 paramètres de position fondamentaux de l'étape 230 et des valeurs relatives du profil de la route réelle tridimensionnelle 110 par rapport au profil linéaire de la route de référence 100 (étape 220), on en déduit la trajectoire Ts du véhicule (figure 3) par les valeurs successives de paramètres spécifiques 30 de position en connaissant la vitesse du véhicule (étape 235). Dans l'exemple de mise en oeuvre, les paramètres spécifiques de position sont les valeurs d'élévation « h » des irrégularités 101 de la route réelle tridimensionnelle 110 sur lesquelles le véhicule roule, ainsi que les valeurs en élévation « z » et en rotation de tangage « e » du véhicule (cf. figure 2). 35 Un modèle de suspension est choisi à l'étape 240 dans une bibliothèque de modèles. Le modèle choisi traduit au plus près les effets de la configuration de la suspension du véhicule contrôlé par son type de modélisation - répartition des ressorts et amortisseurs équivalents, nombre d'étages et type de commande - et ses valeurs des paramètres intrinsèques de ces équivalents. Ces paramètres intrinsèques se rapportent à la raideur « K » des ressorts et au taux de compression « C » des amortisseurs. Dans l'exemple, le modèle de suspension active à double étage de la figure 2 est utilisé.

A l'étape 250, on minimise l'erreur quadratique moyenne 3,P2 des écarts entre la valeur des paramètres intrinsèques du modèle de suspension choisi dans son état idéal (correspondant à une suspension neuve) et celle de ces paramètres intrinsèques correspondant aux valeurs mémorisées des paramètres de trajectoire du véhicule, des paramètres spécifiques de position « h », « z » et « e » dans l'exemple. Tant que la précision E sur l'erreur quadratique 3,P2 desdits écarts est inférieure à une valeur de précision de référence ER (étape 260), l'étape précédente est réitérée. Lorsque la précision E atteint une valeur prédéterminée, par exemple CR, un diagnostic d'état de la suspension est établi en fonction de la valeur de l'erreur quadratique moyenne 3,P2 (étape 270). Si cet état correspond à un état de suspension potentiellement dangereux dit précritique, une alarme visuelle est déclenchée sur le tableau de bord du véhicule par transmission de l'information via un bus de réseau CAN. Avantageusement, lorsque la précision E est particulièrement élevée, supérieure à une valeur seuil prédéterminée, il est possible d'en déduire un état de gonflage des pneumatiques ou encore une identification du composant de la suspension - organes de suspension propres ou pneumatiques - responsables de l'état précritique, ou encore de prédire dans le temps un état de panne. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. Ainsi, l'invention peut s'appliquer à des systèmes de vision équipés d'une seule caméra. La détection du profil de la route est alors réalisée en analysant le flux optique pour identifier 25 les déplacements entre deux images successives. En fonction de la puissance de calcul disponible, le modèle de suspension choisi peut être plus ou moins sophistiqué et le nombre de paramètres fondamentaux, de position et de suspension adapté afin d'obtenir avantageusement une précision suffisante, supérieure à une valeur seuil prédéterminée, correspondant aux informations d'état de 30 suspension et éventuellement de gonflage recherchées. Par ailleurs, le bruit des disparités des couples d'image d'un système de vision stéréoscopiques est avantageusement filtré, en particulier par l'application d'outils de morphologie mathématique sur une carte de disparité.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de contrôle de l'état de dégradation d'une suspension (10) équipant un véhicule automobile (1) comportant les étapes suivantes : - acquisition périodique (étape 210) d'images successives d'un champ de vision amont (Va) fournies par au moins une caméra (6, 7) d'un système visuel (60) embarqué sur le véhicule (1) et mémorisées sous forme de points d'images (étape 210) ; mémorisation des données de position (étape 220) d'une route tridimensionnelle (110) par rapport à route de référence (100) considérée comme plane, à partir des points d'images mémorisées à l'étape précédente (étape 220) ; mémorisation des données de paramètres de position fondamentaux (étape 230) en rotation et en translation d'une trajectoire (Ts) du véhicule (1) à partir des données de position mémorisées par rapport à route de référence (100) (étape 230) ; minimisation d'une erreur (3.1'2) (étape 250) entre des valeurs de paramètres de suspension intrinsèques prédéterminés (K, C) d'un modèle de suspension dans un état idéal et des valeurs des paramètres de suspension intrinsèques dudit modèle correspondant aux données de paramètres de position fondamentaux de la trajectoire (Ts) mémorisées aux étapes précédentes (220, 230) (étape 250) ; itération de l'étape précédente (étape 260) jusqu'à ce qu'une précision E de ladite erreur (3.1'2) atteigne une valeur prédéfinie ER pour diagnostiquer un état de la suspension (270) en fonction de l'erreur (3.1'2) établie à l'étape précédente (étape 260) ; et - déclenchement d'une alarme en cas de diagnostic (étape 270) d'un état de suspension précritique. 25
2. Procédé de contrôle de l'état d'une suspension selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système visuel embarqué est un système stéréoscopique (60) comportant deux caméras (6, 7) fournissant des couples d'images afin de construire des données tridimensionnelles à partir des disparités entre chaque couple d'images.
3. Procédé de contrôle de l'état d'une suspension selon la revendication 30 précédente, caractérisé en ce qu'un bruit des disparités est numériquement filtré.
4. Procédé de contrôle de l'état d'une suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la route de référence (100) considérée - - - -20comme plane est déterminée en moyennant des écarts-types de données de position de la route réelle tridimensionnelle (110) avec un nombre prédéterminé de points d'image.
5. Procédé de contrôle de l'état d'une suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la trajectoire (Ts) du véhicule (1) est identifiée (235) par des valeurs successives de paramètres spécifiques en élévation (h, z) de la route réelle tridimensionnelle (110) et du véhicule (1), et en rotation de roulis et/ou de tangage (0) du véhicule (1), ces valeurs de paramètres spécifiques de position (h, z, 0) étant déterminées à partir des données de position mémorisées (220, 230) de la route réelle tridimensionnelle (110) et des paramètres de position fondamentaux.
6. Procédé de contrôle de l'état d'une suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le modèle de suspension est choisi dans une bibliothèque (240), pour chaque roue (5a, 5b) du véhicule (1), entre une suspension modélisée à simple étage à ressort équivalent (3'a, 3'b) ou à ressort / amortisseur équivalents (3'a, 41, 42; 3'b, 41, 42) montés en parallèle, et une suspension à double étage à ressort équivalent (3'a, 3'b), ou à ressort / amortisseur équivalents (3'a, 41, 42; 3'b, 41, 42) montés en parallèle pour un étage de suspensions propres (11A, 11B), et à ressort équivalent (5'a, 5'b) ou à ressort / amortisseur équivalents pour un étage de pneumatiques (5a, 5b).
7. Procédé de contrôle de l'état d'une suspension selon la revendication 20 précédente, caractérisé en ce que les paramètres de suspension intrinsèques se rapportent à la raideur (K) du ou des ressorts équivalents (3', 5') et au taux de compression (C) du ou des amortisseurs équivalents (41, 42) par roue (2a, 2b).
8. Procédé de contrôle de l'état d'une suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la suspension (10) est pilotée par une 25 commande (6A, 6B) choisie entre une commande active, semi-active et passive.
9. Procédé de contrôle de l'état d'une suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'erreur (3,P2) a une précision C permettant de détecter un état de gonflage des pneumatiques (5a, 5b).
10. Procédé de contrôle de l'état d'une suspension selon la revendication 30 précédente, caractérisé en ce que l'erreur (3,P2) a une précision C permettant de déduire qui, entre la suspension propre (11A, 11B) et des pneumatiques (5a, 5b), est dans un état précritique.