FR3075713A1 - DEVICE FOR CORRECTING THE PLATFORM OF A LIDAR OF A MOTOR VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Système de correction automatique d'assiette pour LIDAR de véhicule automobile et particulièrement véhicule automobile autonome constitué d'une embase comportant une coupelle dans laquelle est fixé le LIDAR, d'un plateau de fixation permettant de maintenir le dispositif sur le pavillon du véhicule et d'une croix de réglage. Cette dernière permet, via une première liaison pivot avec l'embase, un réglage du tangage et, via une seconde liaison pivot avec le plateau de fixation, un réglage du roulis. L'invention concerne également l'asservissement de ce dispositif. Le système de correction d'assiette est alors couplé à deux servomoteurs permettant le pilotage des deux liaisons pivot. Les erreurs de positionnement angulaire en roulis et tangage sont captées par une matrice inertielle solidaire de l'embase puis sont traitées par un calculateur. Les consignes de roulis et de tangage sont ensuite envoyées depuis le calculateur vers les deux servomoteurs qui corrigent alors l'assiette du LIDAR en agissant sur les vis de réglage. Selon un mode de réalisation non-asservi, un système de blocage en position, distinct du système de réglage, permet d'éviter tout déréglage intempestif en cours d'utilisation. L'invention permet ainsi de maintenir le LIDAR horizontal afin de lui assurer un fonctionnement optimal.Automatic attitude correction system for LIDAR of a motor vehicle and particularly autonomous motor vehicle consisting of a base comprising a cup in which is fixed the LIDAR, an attachment plate for holding the device on the roof of the vehicle and 'a setting cross. The latter allows, via a first pivot connection with the base, a pitch adjustment and, via a second pivot connection with the attachment plate, a roll adjustment. The invention also relates to the servo-control of this device. The attitude correction system is then coupled to two servomotors for controlling the two pivot links. The angular positioning errors in roll and pitch are sensed by an inertial matrix integral with the base and then are processed by a computer. The roll and pitch instructions are then sent from the computer to the two servomotors which then correct the attitude of the LIDAR by acting on the adjusting screws. According to a non-servo embodiment, a locking system in position, distinct from the adjustment system, makes it possible to avoid any inadvertent adjustment during use. The invention thus makes it possible to maintain the horizontal LIDAR in order to ensure optimal operation.
Description
Dispositif de correction d’assiette d’un LIDAR de véhiculé automobile L’invention porte sur un dispositif de maintien d’un objet, particulièrement adapté au maintien d’un LIDAR sur un véhicule automobile. L’invention porte encore sur un système de correction d’assiette d’un objet monté sur un véhicule automobile. L’invention porte enfin sur un véhicule automobile en tant que tel.Device for correcting the attitude of a LIDAR of a motor vehicle The invention relates to a device for holding an object, particularly suitable for maintaining a LIDAR on a motor vehicle. The invention also relates to a system for correcting the attitude of an object mounted on a motor vehicle. Finally, the invention relates to a motor vehicle as such.
Un véhicule automobile autonome de l’état de la technique comprend généralement un capteur appelé « LIDAR » issu de l’acronyme de l’expression anglaise « laser détection and ranging ». Le LIDAR requiert une position horizontale pour fonctionner de manière optimale. A titre d’exemple, le document EP2786175 divulgue une solution de positionnement d’un LIDAR destiné à mesurer la vitesse du vent. Une telle solution ne permet pas d’éviter des oscillations permanentes du LIDAR autour de sa position d’équilibre telle que définie.A state-of-the-art autonomous motor vehicle generally comprises a sensor called "LIDAR" derived from the acronym of the English expression "laser detection and ranging". The LIDAR requires a horizontal position to function optimally. By way of example, document EP2786175 discloses a positioning solution for a LIDAR intended for measuring the wind speed. Such a solution does not prevent permanent oscillations of the LIDAR around its equilibrium position as defined.
Au cours de l’utilisation d’un véhicule automobile autonome, l’assiette du véhicule automobile varie en fonction de la charge embarquée, liée en particulier au nombre de passagers. De plus, le LIDAR est généralement fixé sur le toit ou pavillon du véhicule automobile, et est soumis aux dispersions de montage de son support. En outre, l’assiette du LIDAR peut être différente du réglage initial en sortie d’usine. Un asservissement disposant d’un temps de réponse faible et d’un correcteur adapté peut également permettre de compenser les écarts de position angulaire induits par les défauts de la chaussée (nids-de-poule par exemple), le roulis induit par le dévers de la route ou encore le tangage induit par les dos d’ânes, marches ou autres types de dénivelés engendrés par un aménagement particulier de la chaussée.During the use of an autonomous motor vehicle, the attitude of the motor vehicle varies depending on the load loaded, in particular related to the number of passengers. In addition, the LIDAR is generally fixed on the roof or roof of the motor vehicle, and is subject to mounting dispersions of its support. In addition, the trim of the LIDAR may be different from the initial setting at the factory. A control system with a short response time and a suitable corrector can also make it possible to compensate for the angular position deviations induced by the defects of the roadway (potholes for example), the roll induced by the cant of the road or the pitch induced by the donkeys, steps or other types of elevation caused by a particular development of the roadway.
Une telle situation induit des imprécisions inacceptables avec les solutions de l’état de la technique, car les données mesurées par le LIDAR peuvent avoir des conséquences sur la sécurité des occupants du véhicule automobile.Such a situation induces unacceptable inaccuracies with prior art solutions, since the data measured by LIDAR can have consequences for the safety of the occupants of the motor vehicle.
Le but de l’invention est de fournir un dispositif remédiant aux inconvénients ci-dessus.The object of the invention is to provide a device which overcomes the above drawbacks.
Plus précisément, l’invention propose une solution permettant de corriger de manière fiable l’assiette d’un LIDAR fixé sur un véhicule automobile. A cet effet, l’invention repose sur un dispositif destiné à maintenir un objet, notamment un objet de type détecteur LIDAR, dans un plan, notamment un plan horizontal, caractérisé en ce qu’il comprend : une embase destinée à supporter l’objet, un plateau de fixation du dispositif, notamment un plateau de fixation du dispositif destiné à se fixer sur un véhicule automobile, une croix de réglage disposée entre le plateau de fixation et l’embase, la croix de réglage étant liée à l’embase par une première liaison pivot, et liée au plateau de fixation par une deuxième liaison pivot d’axe sensiblement perpendiculaire à l’axe de la première liaison pivot, et caractérisé en ce que le dispositif comprend : un premier moyen de réglage en rotation de la première liaison pivot, un deuxième moyen de réglage en rotation de la deuxième liaison pivot.More specifically, the invention provides a solution for reliably correcting the attitude of a LIDAR attached to a motor vehicle. To this end, the invention is based on a device intended to hold an object, in particular an object of the LIDAR detector type, in a plane, in particular a horizontal plane, characterized in that it comprises: a base intended to support the object , a device fixing plate, in particular a device fixing plate intended to be fixed on a motor vehicle, an adjustment cross disposed between the fixing plate and the base, the adjustment cross being linked to the base by a first pivot link, and linked to the fixing plate by a second pivot link with an axis substantially perpendicular to the axis of the first pivot link, and characterized in that the device comprises: a first means for adjusting the rotation of the first pivot link, a second means for adjusting the rotation of the second pivot link.
Le premier moyen de réglage peut comprendre une première vis coopérant avec un premier taraudage de sorte à déplacer l’embase par rapport à la croix de réglage autour de la première liaison pivot, et/ou le deuxième moyen de réglage peut comprendre une deuxième vis coopérant avec un deuxième taraudage de sorte à déplacer le plateau de fixation par rapport à la croix de réglage autour de la deuxième liaison pivot.The first adjustment means may comprise a first screw cooperating with a first tapping so as to move the base relative to the adjustment cross around the first pivot link, and / or the second adjustment means may comprise a second cooperating screw with a second thread so as to move the fixing plate with respect to the adjustment cross around the second pivot link.
Le vissage de la première vis peut générer une rotation dans un sens, le dévissage de la première vis générant une rotation dans un sens opposé, et/ou le vissage de la deuxième vis peut générer une rotation dans un sens, le dévissage de la deuxième vis générant une rotation dans un sens opposé.The screwing of the first screw can generate a rotation in one direction, the unscrewing of the first screw generating a rotation in an opposite direction, and / or the screwing of the second screw can generate a rotation in one direction, the unscrewing of the second screw generating a rotation in an opposite direction.
Le dispositif peut comprendre : un premier moyen de blocage en position de la première liaison pivot, notamment un premier moyen de blocage en position doté d’une première vis actionnable manuellement, et/ou un deuxième moyen de blocage en position de la deuxième liaison pivot, notamment un deuxième moyen de blocage en position doté d’une deuxième vis actionnable manuellement.The device may comprise: a first means for locking in position of the first pivot link, in particular a first means for locking in position provided with a first screw that can be actuated manually, and / or a second means for locking in position of the second pivot link , in particular a second position locking means provided with a second screw that can be actuated manually.
Le premier moyen de réglage en rotation de la première liaison pivot peut comprendre un premier moyen d’asservissement, et/ou le deuxième moyen de réglage en rotation de la deuxième liaison pivot peut comprendre un deuxième moyen d’asservissement. L’invention porte aussi sur un système de correction d’assiette comprenant un dispositif tel que décrit précédemment de sorte à placer un objet, notamment un objet de type détecteur LIDAR, dans un plan horizontal, caractérisé en ce qu’il comprend un calculateur, une matrice inertielle reliée par un premier dispositif de communication au calculateur, la matrice inertielle mesurant des angles de roulis et de tangage de l’embase du dispositif, et le calculateur calculant des corrections d’assiette en fonction de mesures de la matrice inertielle, et peut comprendre un deuxième dispositif de communication du calculateur vers des moyens d’asservissement de manière à leur transmettre des instructions de correction de l’assiette de l’embase.The first means for adjusting the rotation of the first pivot link can comprise a first control means, and / or the second means for adjusting the rotation of the second pivot link can comprise a second control means. The invention also relates to a trim correction system comprising a device as described above so as to place an object, in particular an object of the LIDAR detector type, in a horizontal plane, characterized in that it comprises a computer, an inertial matrix connected by a first communication device to the computer, the inertial matrix measuring roll and pitch angles of the base of the device, and the computer calculating attitude corrections as a function of measurements of the inertial matrix, and may include a second communication device from the computer to control means so as to transmit to them instructions for correcting the attitude of the base.
Le calculateur peut appartenir a une carte électronique fixee au plateau de fixation et la matrice inertielle peut être fixée sur l’embase. L’invention porte aussi sur un véhicule automobile, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif tel que décrit précédemment, et/ou un système de correction d’assiette tel que décrit précédemment.The computer can belong to an electronic card fixed to the fixing plate and the inertial matrix can be fixed to the base. The invention also relates to a motor vehicle, characterized in that it comprises a device as described above, and / or a trim correction system as described above.
La première liaison pivot du dispositif peut être d’axe parallèle à la direction transversale du véhicule automobile, et la deuxième liaison pivot du dispositif peut être d’axe parallèle à la direction longitudinale du véhicule automobile.The first pivot link of the device can be of axis parallel to the transverse direction of the motor vehicle, and the second pivot link of the device can be of axis parallel to the longitudinal direction of the motor vehicle.
Les figures annexées représentent, à titre d’exemple, deux modes de réalisation de l’invention, un premier mode basique sans asservissement automatique et un deuxième mode évolué avec asservissement motorisé.The accompanying figures show, by way of example, two embodiments of the invention, a first basic mode without automatic control and a second advanced mode with motorized control.
La figure 1 est une vue schématique d’un véhicule automobile selon le premier mode basique de réalisation de l’invention, sans asservissement automatique.Figure 1 is a schematic view of a motor vehicle according to the first basic embodiment of the invention, without automatic control.
La figure 2 est une vue éclatée d’un dispositif selon ce premier mode de réalisation de l’invention.Figure 2 is an exploded view of a device according to this first embodiment of the invention.
La figure 3 est une vue en perspective du dispositif selon ce premier mode de réalisation de l’invention.Figure 3 is a perspective view of the device according to this first embodiment of the invention.
La figure 4 est une autre vue en perspective du dispositif selon ce premier mode de réalisation de l’invention.Figure 4 is another perspective view of the device according to this first embodiment of the invention.
La figure 5 est une vue de détail de moyens de réglage selon ce premier mode de réalisation de l’invention.FIG. 5 is a detailed view of adjustment means according to this first embodiment of the invention.
La figure 6 est un schéma illustrant le fonctionnement d’un dispositif selon un deuxième mode de réalisation évolué de l’invention, avec asservissement motorisé.FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of a device according to a second advanced embodiment of the invention, with motorized servoing.
Les figures 7 et 8 sont des schémas blocs illustrant l’asservissement du dispositif selon ce deuxième mode de réalisation de l’invention.Figures 7 and 8 are block diagrams illustrating the servo-control of the device according to this second embodiment of the invention.
La figure 9 est une vue schématique partielle du dispositif selon l’un quelconque des deux modes de réalisation de l’invention, illustrant la relation entre la translation générée par la tige filetée de réglage, motorisée ou non, et l’angle de roulis/tangage ainsi engendré au niveau du LIDAR.FIG. 9 is a partial schematic view of the device according to any one of the two embodiments of the invention, illustrating the relationship between the translation generated by the adjustment threaded rod, motorized or not, and the roll angle / pitch thus generated at the LIDAR.
La figure 10 est une vue en coupe schématique, selon un plan vertical et transversal, du dispositif selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.Figure 10 is a schematic sectional view, along a vertical and transverse plane, of the device according to the second embodiment of the invention.
La figure 11 est une vue en coupe schématique, selon un plan vertical et longitudinal, du dispositif selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.Figure 11 is a schematic sectional view, along a vertical and longitudinal plane, of the device according to the second embodiment of the invention.
La figure 12 est une vue en perspective de détail d’un moyen de réglage antiblocage du dispositif selon le deuxième mode de réalisation de l’invention.FIG. 12 is a detailed perspective view of an anti-blocking adjustment means of the device according to the second embodiment of the invention.
La direction selon laquelle un véhicule automobile se déplace habituellement en ligne droite est définie comme étant la direction longitudinale X’. Par convention, la direction perpendiculaire à la direction longitudinale X’, située dans un plan parallèle au sol, est nommée direction transversale Y’. La troisième direction, perpendiculaire aux deux autres, est nommée direction verticale Z’.The direction in which a motor vehicle usually travels in a straight line is defined as the longitudinal direction X ’. By convention, the direction perpendicular to the longitudinal direction X ’, located in a plane parallel to the ground, is called transverse direction Y’. The third direction, perpendicular to the other two, is called the vertical direction Z ’.
Ainsi, un plan horizontal est un plan défini par les directions longitudinale X’ et transversale Y’.Thus, a horizontal plane is a plane defined by the longitudinal X 'and transverse Y' directions.
Selon un mode de réalisation illustré sur la figure 1, un véhicule automobile 1, par exemple autonome, comprend un dispositif 10 supportant un détecteur ou capteur de type LIDAR 5. Le dispositif 10 est de préférence fixé sur le pavillon 2 du véhicule automobile 1.According to an embodiment illustrated in FIG. 1, a motor vehicle 1, for example autonomous, comprises a device 10 supporting a LIDAR type detector or sensor 5. The device 10 is preferably fixed on the roof 2 of the motor vehicle 1.
Comme illustré sur les figures 2, 3 et 4, le dispositif 10 comprend une embase 20, dotée d’une coupelle 21 de préférence circulaire, destinée à supporter le LIDAR 5. Le dispositif 10 comprend également un plateau de fixation 60 destiné à se fixer sur le véhicule automobile 1. Le plateau de fixation 60 peut être par exemple fixé à un mât, via un tube de fixation 61, ou encore à au moins une barre de toit, par exemple par le biais d’un système de collier (non représenté).As illustrated in FIGS. 2, 3 and 4, the device 10 comprises a base 20, provided with a cup 21 preferably circular, intended to support the LIDAR 5. The device 10 also comprises a fixing plate 60 intended to be fixed on the motor vehicle 1. The fixing plate 60 can for example be fixed to a mast, via a fixing tube 61, or also to at least one roof bar, for example by means of a clamp system (not represented).
Le dispositif 10 comprend également une croix de réglage 40 agencée entre le plateau de fixation 60 et l’embase 20. La croix de réglage 40 est liée d’une part à l’embase 20 par une première liaison pivot 30 d’axe Y. Elle est liée d’autre part au plateau de fixation 60 par une deuxième liaison pivot 50 d’axe X. De préférence les deux axes X et Y des deux liaisons pivot sont perpendiculaires et positionnés dans un même plan.The device 10 also comprises an adjustment cross 40 arranged between the fixing plate 60 and the base 20. The adjustment cross 40 is linked on the one hand to the base 20 by a first pivot link 30 of axis Y. It is also linked to the fixing plate 60 by a second pivot link 50 of axis X. Preferably the two axes X and Y of the two pivot links are perpendicular and positioned in the same plane.
Comme illustré sur la figure 2, l’embase 20 comprend quatre arceaux 22, 23 courbés, présentant chacun sensiblement une forme semi-circulaire. Les sommets de chaque arceau se croisent de manière sensiblement perpendiculaire au niveau de la coupelle 21. Il en résulte que l’embase 20 comprend quatre pattes, formées par les quatre arceaux, en forme de quart de cercle, qui s’étendent vers le bas depuis la coupelle 21. Ces quatre pattes sont réparties uniformément autour de la coupelle, tous les 90 degrés. Les deux arceaux 23 participant à la liaison pivot 30, ils seront de preference plus longs que les deux autres premiers arceaux 22 opposés n’ayant pas de fonction similaire à remplir.As illustrated in FIG. 2, the base 20 comprises four curved arches 22, 23, each having substantially a semi-circular shape. The tops of each hoop intersect substantially perpendicularly to the level of the cup 21. As a result, the base 20 comprises four legs, formed by the four hoops, in the form of a quarter of a circle, which extend downwards from the cup 21. These four legs are distributed uniformly around the cup, every 90 degrees. The two arches 23 participating in the pivot link 30, they will preferably be longer than the other two opposite first arches 22 having no similar function to perform.
La croix de réglage 40 comprend quant à elle quatre arceaux 41 présentant de même chacun une forme en quart de cercle, reliés au même point par une première extrémité, et s’étendant vers le bas de manière uniformément répartie, tous les 90 degrés. Les quatre arceaux 41 de cette croix de réglage présentent ainsi une forme correspondant sensiblement aux arceaux 22, 23 de l’embase 20, pour leur coopération.The adjusting cross 40 comprises four hoops 41 each having a quarter-circle shape, connected at the same point by a first end, and extending downwards in a uniformly distributed manner, every 90 degrees. The four hoops 41 of this adjustment cross thus have a shape corresponding substantially to the hoops 22, 23 of the base 20, for their cooperation.
Selon le mode de réalisation de l’invention, l’axe X de la deuxième liaison pivot 50 est positionné parallèle à la direction longitudinale X’ du véhicule automobile 1, et l’axe Y de la première liaison pivot 30 est positionné parallèle à la direction transversale Y’ du véhicule automobile 1.According to the embodiment of the invention, the axis X of the second pivot link 50 is positioned parallel to the longitudinal direction X 'of the motor vehicle 1, and the axis Y of the first pivot link 30 is positioned parallel to the transverse direction Y ′ of the motor vehicle 1.
Il en résulte que l’embase 20 dispose d’une articulation par rapport au plateau de fixation 60 selon deux axes horizontaux perpendiculaires.As a result, the base 20 has an articulation relative to the fixing plate 60 along two perpendicular horizontal axes.
Comme illustré plus précisément sur la figure 5, le dispositif 10 comprend un premier moyen de réglage 31 en rotation de la première liaison pivot 30 et un deuxième moyen de réglage 51 en rotation de la deuxième liaison pivot 50. Le premier moyen de réglage 31 comprend une première vis ou première tige filetée 32 coopérant avec un premier taraudage 33 de sorte à déplacer l’embase 20 par rapport à la croix de réglage 40 autour de la première liaison pivot 30. Le deuxième moyen de réglage 51 comprend une deuxième vis ou deuxième tige filetée 52 coopérant avec un deuxième taraudage 53 de sorte à déplacer la croix de réglage 40 par rapport au plateau de fixation 60 autour de la deuxième liaison pivot 50.As illustrated more precisely in FIG. 5, the device 10 comprises a first means of adjusting 31 in rotation of the first pivot link 30 and a second means of adjusting 51 in rotation of the second pivot link 50. The first adjusting means 31 comprises a first screw or first threaded rod 32 cooperating with a first tapping 33 so as to move the base 20 relative to the adjustment cross 40 around the first pivot link 30. The second adjustment means 51 comprises a second screw or second threaded rod 52 cooperating with a second thread 53 so as to move the adjustment cross 40 relative to the fixing plate 60 around the second pivot connection 50.
Le vissage de la première vis 32 génère une rotation dans un sens, le dévissage de la première vis 32 générant une rotation dans un sens opposé. Ainsi, la première liaison pivot 30 peut être ajustée dans les deux sens par le biais de la première vis 32 et du premier taraudage 33. Le vissage de la deuxième vis 52 génère une rotation dans un sens, le dévissage de la deuxième vis 52 générant une rotation dans un sens opposé. Ainsi, la deuxième liaison pivot 50 peut être ajustée dans les deux sens par le biais de la deuxième vis 52 et du deuxième taraudage 53. Comme illustré sur la figure 5, le deuxième taraudage 53 est fixé au plateau de fixation 60, la deuxième vis 52 étant en liaison pivot par rapport à la croix de réglage 40. Comme illustré sur la figure 3, le premier taraudage 33 est fixé à la croix de réglage 40, la première vis 32 étant en liaison pivot par rapport à l’embase 20.The screwing of the first screw 32 generates a rotation in one direction, the unscrewing of the first screw 32 generating a rotation in an opposite direction. Thus, the first pivot link 30 can be adjusted in both directions by means of the first screw 32 and the first tapping 33. The screwing of the second screw 52 generates a rotation in one direction, the unscrewing of the second screw 52 generating rotation in an opposite direction. Thus, the second pivot link 50 can be adjusted in both directions by means of the second screw 52 and the second tapping 53. As illustrated in FIG. 5, the second tapping 53 is fixed to the fixing plate 60, the second screw 52 being in pivot connection with respect to the adjustment cross 40. As illustrated in FIG. 3, the first thread 33 is fixed to the adjustment cross 40, the first screw 32 being in pivot connection with respect to the base 20.
Alternativement, le deuxième taraudage peut être fixé à la croix de réglage 40, la deuxième vis étant en liaison pivot par rapport au plateau de fixation 60. Le premier taraudage peut être fixé à l’embase 20, la première vis étant en liaison pivot par rapport à la croix de réglage 40. Ces moyens de réglage peuvent en variante être différents.Alternatively, the second thread can be fixed to the adjustment cross 40, the second screw being in pivot connection relative to the fixing plate 60. The first thread can be fixed to the base 20, the first screw being in pivot connection by relative to the adjustment cross 40. These adjustment means may alternatively be different.
De préférence, comme illustré sur la figure 3, un premier moyen de blocage en position 34 ou verrouillage de la première liaison pivot 30 est prévu, par exemple par le biais d’une première vis actionnable manuellement 35. De préférence, un deuxième moyen de blocage en position 54 ou verrouillage de la deuxième liaison pivot 50 est prévu, par exemple par le biais d’une deuxième vis actionnable manuellement 55. Les première et deuxième vis actionnables manuellement 35, 55 peuvent être dotées de têtes «papillon» leur conférant une facilité de vissage/dévissage à la main, c’est-à-dire sans requérir à une clé. Il faut bien comprendre que ces moyens de blocage, tels que décrits dans ce premier mode de réalisation, sont optionnels et doivent nécessairement être déverrouillés ou supprimés dans le cadre d’un fonctionnement asservi, comme le deuxième mode de réalisation qui suit. La fonction de blocage peut être mise en œuvre différemment.Preferably, as illustrated in FIG. 3, a first means for locking in position 34 or locking the first pivot link 30 is provided, for example by means of a first manually actuable screw 35. Preferably, a second means of blocking in position 54 or locking of the second pivot link 50 is provided, for example by means of a second screw that can be actuated manually 55. The first and second screws that can be actuated manually 35, 55 may be provided with “butterfly” heads giving them a easy screwing / unscrewing by hand, that is to say without requiring a key. It should be understood that these blocking means, as described in this first embodiment, are optional and must necessarily be unlocked or removed in the context of controlled operation, like the second embodiment which follows. The blocking function can be implemented differently.
Le dispositif 10 de support d’un LIDAR, décrit précédemment, est avantageusement intégré dans un système de correction d’assiette 80, au moins automatique, qui va être détaillé ci-dessous.The device 10 for supporting a LIDAR, described above, is advantageously integrated into an attitude correction system 80, at least automatic, which will be detailed below.
Selon le mode de réalisation, le système de correction d’assiette 80, illustré sur la figure 6, comprend une batterie 3, par exemple la batterie 12V alimentant le réseau général du véhicule automobile 1, qui alimente un transformateur 4. Ce dernier transforme la tension 12V en une tension inférieure à 5V, qui alimente une carte électronique 73. La carte électronique 73 comprend par exemple un calculateur 70 et un support de données 71. La carte électronique 73 est de préférence fixée au plateau de fixation 60, par exemple en dessous, comme illustré sur les figures 10 et 11 et représenté schématiquement sur la figure 6. La carte électronique 73 est ainsi fixe par rapport au véhicule automobile 1. Avantageusement, une matrice inertielle 72, par exemple fixée sur l’embase 20 comme illustré sur la figure 10, mesure des angles de roulis (autour de l’axe longitudinal X’ du véhicule automobile 1) et de tangage (autour de l’axe transversal Y’ du véhicule automobile 1) et les transmet à la carte électronique 73. Cette transmission d’informations entre la matrice inertielle 72 et la carte électronique 73, ou le calculateur 70 directement, est assurée par un premier dispositif de communication qui peut être filaire ou de préférence, sans fil. La carte électronique 73, en particulier via le calculateur 70, calcule alors les corrections à apporter, par l’intermédiaire des première et deuxième liaisons pivot 30, 50, respectivement d’axes Y, X. Une fois les calculs effectués, des consignes de roulis CR et des consignes de tangage CT partent de la carte électronique 73 vers des moyens d’asservissement 36, 56 de manière à ce que l’embase 20 soit ramenée dans une position horizontale si besoin, en agissant sur les deux liaisons pivot. Cette transmission d’informations entre la carte électronique 73, ou le calculateur 70, et les moyens d’asservissement 36, 56 est assurée par un deuxième dispositif de communication filaire ou sans fil.According to the embodiment, the attitude correction system 80, illustrated in FIG. 6, comprises a battery 3, for example the 12V battery supplying the general network of the motor vehicle 1, which supplies a transformer 4. The latter transforms the 12V voltage at a voltage lower than 5V, which supplies an electronic card 73. The electronic card 73 comprises for example a computer 70 and a data carrier 71. The electronic card 73 is preferably fixed to the fixing plate 60, for example in below, as illustrated in FIGS. 10 and 11 and shown diagrammatically in FIG. 6. The electronic card 73 is thus fixed relative to the motor vehicle 1. Advantageously, an inertial matrix 72, for example fixed on the base 20 as illustrated in FIG. 10, measurement of the roll angles (around the longitudinal axis X 'of the motor vehicle 1) and of pitching (around the transverse axis Y' of the vehicle a utomobile 1) and transmits them to the electronic card 73. This transmission of information between the inertial matrix 72 and the electronic card 73, or the computer 70 directly, is ensured by a first communication device which can be wired or preferably, wireless. The electronic card 73, in particular via the computer 70, then calculates the corrections to be made, via the first and second pivot connections 30, 50, respectively of axes Y, X. Once the calculations have been made, instructions for roll CR and pitch instructions CT depart from the electronic card 73 towards servo means 36, 56 so that the base 20 is brought back into a horizontal position if necessary, by acting on the two pivot links. This transmission of information between the electronic card 73, or the computer 70, and the servo means 36, 56 is provided by a second wired or wireless communication device.
Les premier et deuxième moyens d’asservissement 36, 56 sont respectivement fixés sur l’embase 20 et sur la croix de réglage 40. Chaque moyen d’asservissement comprend par exemple un motoréducteur, ou un servomoteur, ou un moteur, de préférence électrique, leur arbre de sortie respectif étant adapté de sorte à entraîner les première et deuxième vis 32, 52. Alternativement, chaque arbre de sortie comprend une partie filetée assurant le rôle de vis 32, 52 de réglage directement. Ces arbres de sorties ou vis 32, 52 coopèrent, comme vu précédemment, avec les taraudages 33, 53. Dans ce mode de réalisation, les blocages ne sont pas assurés par des moyens de blocage en position spécifique, mais par les moyens d’asservissement 36, 56 eux-mêmes, par exemple dotés de mécanismes de type roues et vis sans fin irréversibles.The first and second control means 36, 56 are respectively fixed on the base 20 and on the adjustment cross 40. Each control means comprises for example a geared motor, or a servomotor, or a motor, preferably electric, their respective output shaft being adapted so as to drive the first and second screws 32, 52. Alternatively, each output shaft comprises a threaded part ensuring the role of screws 32, 52 for adjusting directly. These output shafts or screws 32, 52 cooperate, as seen above, with the threads 33, 53. In this embodiment, the blockages are not ensured by means of blocking in specific position, but by the servo means 36, 56 themselves, for example provided with mechanisms of type wheels and irreversible worms.
Ainsi, comme illustré sur les figures 6 et 11, le premier moyen d’asservissement 36 génère les réglages de tangage RT sur la première liaison pivot 30 d’axe Y. Comme illustré sur les figures 6 et 10, le deuxième moyen d’asservissement 56 génère les réglages de roulis RR sur la deuxième liaison pivot 50 d’axe X.Thus, as illustrated in FIGS. 6 and 11, the first control means 36 generates the pitch settings RT on the first pivot link 30 of axis Y. As illustrated in FIGS. 6 and 10, the second control means 56 generates the roll settings RR on the second pivot link 50 of axis X.
Comme l’illustrent les figures 7 et 8, les fonctions de transfert des moyens d’asservissement utilisent les équations suivantes :As illustrated in FIGS. 7 and 8, the transfer functions of the servo means use the following equations:
Convertisseur : U = — x σ 2πConverter: U = - x σ 2π
Correcteur PID: Fc(p) = Kp p-^] (1 + τάρ) (Fonction de transfert du correcteur dans le domaine de Laplace) {U = L — + RI + Κβω (équation électrique) Μ άωPID corrector: Fc (p) = Kp p- ^] (1 + τάρ) (Transfer function of the corrector in the Laplace domain) {U = L - + RI + Κβω (electric equation) Μ άω
Kcl = J — + f adéquation mécanique)Kcl = J - + f mechanical adequacy)
Kckc
Sl(p) = U (p) x çLp + Ryjp + + KcKe (fonction de transfertdu moteur dans le domaine de Laplace)Sl (p) = U (p) x çLp + Ryjp + + KcKe (engine transfer function in the Laplace domain)
Intégration : 0m(t) = f mm(t)dt 0m(p) = Ω(ρ) x - (fonction intégration dans le domaine de Laplace) Mécanisme : 0m = χ pIntegration: 0m (t) = f mm (t) dt 0m (p) = Ω (ρ) x - (integration function in the Laplace domain) Mechanism: 0m = χ p
PasNot
Comme illustré sur la figure 9, pour la liaison vis-écrou pour le réglage du roulis, on a l’équation : Δχ = — x Δ0τη 2π et pour la deuxième liaison pivot 50 du dispositif 10, on a l’équation : Δχ = Rs x ΔΘ ce qui donne _ 2nRs n 0m =-x 0As illustrated in FIG. 9, for the screw-nut connection for adjusting the roll, we have the equation: Δχ = - x Δ0τη 2π and for the second pivot connection 50 of the device 10, we have the equation: Δχ = Rs x ΔΘ which gives _ 2nRs n 0m = -x 0
Pas où Rs est le rayon entre l’axe de rotation X pour le réglage et l’axe du moyen d’asservissement 56 correspondant, et Pas est le pas du filetage de la vis 52.Pitch where Rs is the radius between the axis of rotation X for the adjustment and the axis of the corresponding servo means 56, and Pitch is the pitch of the screw thread 52.
Ainsi, on approxime la translation générée par la liaison vis-écrou par une portion de cercle de rayon Rs.Thus, the translation generated by the screw-nut connection is approximated by a portion of a circle of radius Rs.
En effet, la rotation de la deuxième vis 52 correspond à un déplacement angulaire de la croix de réglage 40 par rapport au plateau de fixation 60 autour de l’axe X (cas du roulis). La rotation de la première vis 32 correspond à un déplacement angulaire de l’embase 20 par rapport à la croix de réglage 40 selon l’axe Y (cas du tangage).Indeed, the rotation of the second screw 52 corresponds to an angular displacement of the adjustment cross 40 relative to the fixing plate 60 around the axis X (case of roll). The rotation of the first screw 32 corresponds to an angular displacement of the base 20 relative to the adjustment cross 40 along the axis Y (case of pitch).
Avantageusement, comme illustré sur la figure 12, les écrous ou taraudages 33, 53 sont dotés chacun de deux degrés de liberté, par exemple une rotation autour d’un axe A et une translation suivant un axe perpendiculaire B, par le biais d’une liaison pivot et d’une liaison glissière 38, 58 (ou bien : « par le biais d’une liaison complexe autorisant une rotation autour d’un axe A et une translation autour d’un axe transversal B et dont la figure 12 propose une représentation. Une telle disposition permet d’éviter le cas échéant des contraintes, voire un blocage, du dispositif 10 au cours des réglages.Advantageously, as illustrated in FIG. 12, the nuts or threads 33, 53 each have two degrees of freedom, for example a rotation about an axis A and a translation along a perpendicular axis B, by means of a pivot link and a slide link 38, 58 (or: "by means of a complex link allowing rotation around an axis A and translation around a transverse axis B and of which FIG. 12 proposes a Such an arrangement makes it possible to avoid, if necessary, constraints, or even a blockage, of the device 10 during the adjustments.
Ainsi, le réglage du roulis du LIDAR 5, c’est-à-dire l’inclinaison autour de la direction longitudinale X’ du véhicule automobile 1, s’effectue par la deuxième vis 52 pilotée entre le plateau de fixation 60 et la croix de réglage 40. Le réglage du tangage du LIDAR 5, c’est-à-dire l’inclinaison autour de la direction transversale Y’ du véhicule automobile 1, s’effectue par la première vis 32 pilotée entre la croix de réglage 40 et l’embase 20. L’assiette de l’embase 20, et par conséquent du LIDAR 5 fixé dessus, peut alors être corrigée de sorte que le LIDAR est continuellement placé dans un plan horizontal. L’assiette du LIDAR 5 est rectifiée aisément automatiquement grâce à la première liaison pivot 30 et à la deuxième liaison pivot 50, toutes deux réglables.Thus, the adjustment of the roll of the LIDAR 5, that is to say the inclination around the longitudinal direction X ′ of the motor vehicle 1, is carried out by the second screw 52 piloted between the fixing plate 60 and the cross 40. The adjustment of the pitch of the LIDAR 5, that is to say the inclination around the transverse direction Y ′ of the motor vehicle 1, is carried out by the first screw 32 driven between the adjustment cross 40 and the base 20. The base of the base 20, and consequently of the LIDAR 5 fixed on it, can then be corrected so that the LIDAR is continuously placed in a horizontal plane. The plate of the LIDAR 5 is easily corrected automatically thanks to the first pivot link 30 and the second pivot link 50, both of which are adjustable.
Le dispositif 10, par sa liaison «sphère-sphère», permet un réglage simultané du tangage et du roulis sans blocage. La première liaison pivot 30 et la deuxième liaison pivot 50 permettent d’augmenter le degré d’hyperstatisme et assurent une bonne stabilité du réglage. En outre, la dissociation des moyens de réglage 31,51 et des moyens de blocage en position 34, 54 permet de limiter le desserrage en cours d’utilisation et de pallier aux déréglages intempestifs du dispositif 10 dans le premier mode de réalisation non-asservi. De préférence, les états de surface sont dégradés volontairement au niveau des contacts entre le plateau de fixation 60 et la croix de réglage 40 et entre la croix de réglage 40 et l’embase 20, afin de limiter davantage encore les éventuels desserrages intempestifs des liaisons.The device 10, by its “sphere-sphere” connection, allows simultaneous pitch and roll adjustment without blocking. The first pivot link 30 and the second pivot link 50 make it possible to increase the degree of hyperstatism and ensure good stability of the adjustment. In addition, the dissociation of the adjustment means 31, 51 and of the locking means in position 34, 54 makes it possible to limit the loosening during use and to compensate for untimely misadjustments of the device 10 in the first non-controlled embodiment. . Preferably, the surface conditions are deliberately degraded at the level of the contacts between the fixing plate 60 and the adjustment cross 40 and between the adjustment cross 40 and the base 20, in order to further limit any untimely loosening of the connections. .
Grâce a des arceaux agences selon une forme en demi-sphere de la croix de réglage 40 et de l’embase 20, et par l’intermédiaire du plateau de fixation 60 peu encombrant, un espace demeure libre sous le LIDAR 5, ce qui facilite sa fixation sur son embase 20 (cela facilite également l’intégration du calculateur 73 qui peut alors être implanté dans cette zone). Les moyens de réglage 31, 51 de type vis-écrou permettent un maintien en position du LIDAR lors du déblocage du dispositif 10, tout en offrant une grande précision de réglage. Enfin, les moyens de réglage 31, 51 de type vis-écrou facilitent l’implantation des moyens d’asservissement en position du dispositif 10 supportant le LIDAR 5.Thanks to hoops arranged in a semi-sphere shape of the adjustment cross 40 and the base 20, and via the space-saving fixing plate 60, a space remains free under the LIDAR 5, which facilitates its attachment to its base 20 (this also facilitates the integration of the computer 73 which can then be installed in this area). The adjustment means 31, 51 of the screw-nut type allow the LIDAR to be held in position when the device 10 is released, while offering great adjustment precision. Finally, the adjustment means 31, 51 of the screw-nut type facilitate the installation of the servo-control means in position of the device 10 supporting the LIDAR 5.
Ainsi, le système de correction d’assiette 80 comprenant le dispositif 10, équipé par exemple de deux servomoteurs au niveau de chaque moyen de réglage 31, 51, couplé à au moins un gyroscope ou à une matrice inertielle, permet d’entraîner en vissage/dévissage chaque vis 32, 52 de manière à corriger en temps réel les angles de tangage et de roulis. En d’autres termes, la correction de l’assiette du LIDAR 5 est assurée afin qu’il reste horizontal, quelles que soient les conditions d’utilisation du véhicule automobile 1. Le LIDAR réalise alors des mesures optimales.Thus, the attitude correction system 80 comprising the device 10, equipped for example with two servomotors at each adjustment means 31, 51, coupled to at least one gyroscope or to an inertial matrix, makes it possible to drive in screwing / unscrewing each screw 32, 52 so as to correct the pitch and roll angles in real time. In other words, the correction of the attitude of the LIDAR 5 is ensured so that it remains horizontal, whatever the conditions of use of the motor vehicle 1. The LIDAR then performs optimal measurements.
En outre, le dispositif 10 permet un réglage fin du roulis autour de la direction longitudinale X’ et un réglage fin du tangage autour de la direction transversale Y’, tout en offrant des blocages en position une fois le/les réglage(s) effectué(s) dans un mode de réalisation non-asservi.In addition, the device 10 allows fine adjustment of the roll around the longitudinal direction X ′ and fine adjustment of the pitch around the transverse direction Y ′, while offering blockings in position once the adjustment (s) has been made. (s) in a non-slave embodiment.
La solution est particulièrement adaptée au réglage de l’assiette d’un LIDAR monté sur un véhicule automobile autonome et présente les avantages suivants : - Elle est peu encombrante ; - Elle garantit une position précise, horizontale et stable d’un LIDAR sur un véhicule automobile. A noter que cette solution peut etre adaptée a la correction d’assiette, éventuellement en temps réel, d’un autre appareil qu’un LIDAR, par exemple d’un appareil photo monté sur un véhicule automobile. En outre, elle peut s’appliquer à d’autres véhicules nécessitant une correction d’assiette en temps réel d’un LIDAR, autrement dit une stabilisation ou réglage en position horizontale de leur LIDAR, et/ou d’un appareil photo, tels que par exemple des poids-lourds, des bateaux, des avions ou des hélicoptères. Cette solution peut encore être utilisée sur des drones pour la correction d’assiette d’un LIDAR et/ou d’un appareil photo. Enfin cette solution peut trouver une application dans le domaine du génie civil, par exemple pour le réglage en position horizontale d’un scanner 3D. L’invention porte ainsi plus généralement sur un dispositif de maintien d’un objet.The solution is particularly suitable for adjusting the attitude of a LIDAR mounted on an autonomous motor vehicle and has the following advantages: - It is compact; - It guarantees a precise, horizontal and stable position of a LIDAR on a motor vehicle. Note that this solution can be adapted to the attitude correction, possibly in real time, of another device than a LIDAR, for example of a camera mounted on a motor vehicle. In addition, it can be applied to other vehicles requiring a real-time attitude correction of a LIDAR, in other words stabilization or adjustment in horizontal position of their LIDAR, and / or of a camera, such such as trucks, boats, planes or helicopters. This solution can also be used on drones for the attitude correction of a LIDAR and / or a camera. Finally, this solution can find an application in the field of civil engineering, for example for the horizontal position adjustment of a 3D scanner. The invention thus relates more generally to a device for holding an object.
Claims (9)
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CN113119870A (en) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 北京超星未来科技有限公司 | Angle adjusting device of adjustable laser radar angle |
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2017
- 2017-12-21 FR FR1762823A patent/FR3075713B1/en active Active
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