IT202000017185A1 - Sistema per la calibrazione dell’apparato di misura per il controllo e la regolazione dell’assetto di un veicolo - Google Patents

Description

SISTEMA PER LA CALIBRAZIONE DELL?APPARATO DI MISURA PER IL CONTROLLO E LA REGOLAZIONE DELL?ASSETTO DI UN

VEICOLO

La presente invenzione si riferisce genericamente ad un sistema per la calibrazione dell?apparato di misura per il controllo e la regolazione dell?assetto di un veicolo.

? noto che il controllo e la regolazione dell?assetto dei veicoli ? un processo fondamentale per migliorare il rendimento degli stessi su strada e soprattutto per garantire la sicurezza dell?automobile e dell?automobilista.

Quanto l?automobile ? in movimento, la combinazione delle forze di trazione e d?attrito tra superficie stradale e battistrada tende a modificare i registri che regolano la posizione delle ruote del veicolo.

In particolare, i principali angoli che influenzano l?assetto di un veicolo sono l?angolo di incidenza, di campanatura e convergenza.

L?angolo di incidenza ?, nel dettaglio, l?angolo longitudinale della vettura, formato tra l?avancorsa e l?asse perpendicolare al terreno.

Per rendersi conto dell?effetto dell?angolo di incidenza, basta pensare al comportamento delle ruote girevoli di una sedia o di un carrello: queste ruote tendono infatti ad orientarsi nel senso del movimento, poich? la resistenza che incontrano durante il rotolamento agisce come ?forza? che tende a riallineare le ruote. Un angolo d?incidenza non nullo causer? un eccesso di campanatura (angolo, sul piano trasversale dell?auto, formato tra l?asse della ruota e l?asse parallelo al terreno) delle ruote anteriori quando vengono sterzate, facendo alzare l?avantreno.

? questo innalzamento che d? alle ruote anteriori la tendenza a raddrizzarsi spontaneamente quando non si applica forza allo sterzo. Con le ruote dritte il telaio sta all?altezza minima da terra, mentre per sterzare bisogna applicare della forza, per alzare l?avantreno; al venir meno dell?azione sterzante, la forza di gravit? riporter? le ruote nella posizione originale.

Relativamente all?angolo di convergenza, invece, se ne pu? avere un?idea guardando il veicolo dall?alto; quando i piani longitudinali passanti per le ruote convergono e si incontrano davanti al veicolo si parla di convergenza positiva mentre, quando gli stessi convergono dietro il veicolo, si parla di convergenza negativa o, pi? comunemente, divergenza.

Entrambe le ruote anteriori ?tirano? la macchina di lato, anche se l?effetto totale ? nullo, dal momento che le forze in gioco sono uguali ed opposte: in teoria la macchina non sbanda, ma questa ? una situazione instabile. Supponiamo che la macchina incontri una piccola irregolarit? del terreno su un lato soltanto, oppure che le ruote siano leggermente sterzate, ci? si tradurr? in carico in pi? su uno degli pneumatici anteriori, che quindi far? pi? presa sul terreno e potr? tirare la macchina dalla propria parte. Il risultato di quanto sopra descritto ? che una ruota tira con pi? forza in una direzione, mentre la forza che agisce in direzione opposta si ? indebolita e, di conseguenza, le due forze non si controbilanciano pi?; si crea quindi una risultante che fa curvare la macchina.

L?effetto ?instabilit?? verr? notato maggiormente nell?inserimento in curva dell?automobile, che risulter? pi? immediato e troppo aggressivo.

Lo svantaggio di un angolo accentuato di convergenza o divergenza sta anche nello spreco d?energia (quindi maggiori consumi e perdita di velocit?): pi? aumenta il contatto con l?asfalto, tanto maggiore sar? la perdita. Generalmente, la tipologia di regolazioni effettuabili per ottimizzare l?assetto del veicolo riguardano tutte le parti del mezzo e, in particolare: sospensioni, ammortizzatori, impianto frenante, cambio, pneumatici, distribuzione del peso, misure fisiche, alettone ecc. Al fine di avere un veicolo che sia adatto a tutte le situazioni di utilizzo bisogna trovare il giusto compromesso tra tutte queste parti, cosa non facile con le tecnologie di calibrazione disponibili oggi.

Una delle tecnologie utilizzate attualmente per le attivit? di regolazione assetto veicoli ? il sistema di misurazione basato sull?acquisizione stereoscopica dell?immagine, quindi attraverso algoritmi matematici di misura.

La stereoscopia ? una tecnica di realizzazione e visione di immagini, disegni, fotografie e filmati, atta a trasmettere un?illusione di tridimensionalit?, analoga a quella generata dalla visione binoculare del sistema visivo umano.

Per effettuare questo tipo di acquisizione ? necessario che tutte le telecamere appartenenti al sistema di misurazione stereoscopica siano in primo luogo calibrate tra loro in modo da avere un riferimento comune per tutte.

Se si utilizza un sistema del genere, quindi per realizzare un sistema di misurazione assetto veicolo, normalmente, per effettuare la calibrazione iniziale del sistema (punto zero) e riferimento comune delle telecamere stereoscopiche, vengono usati una serie di distanziometri laser posti in relazione alle quattro ruote e, quindi servirebbero almeno quattro laser con i relativi sensori.

Questo tipo di configurazione non solo non permette di avere un risultato ottimale nella calibrazione iniziale (punto zero) e riferimento comune delle telecamere stereoscopiche, ma risulta anche fortemente dispendiosa in termini di strumenti e di tecnologia utilizzata e quindi anche a livello economico.

Un altro metodo noto per la calibrazione delle camere viene descritto, a titolo esemplificativo, nel brevetto EP2769177B1 e consiste nel posizionare dei target su ogni sistema stereoscopico, facendo in modo che almeno una telecamera del sistema, posto al lato del veicolo, sia in grado di vedere in completezza i target posti su entrambi gli assali del lato opposto del veicolo stesso, e viceversa.

Scopo della presente invenzione ? quindi quello di realizzare sistema di calibrazione dell?apparato di misura per il controllo e la regolazione dell?assetto di un veicolo che sia pi? affidabile e semplice, rispetto alle metodologie sinora utilizzate.

Altro scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un sistema di calibrazione dell?apparato di misura per il controllo e la regolazione dell?assetto di un veicolo in modo efficace e alternativo, rispetto all?arte nota.

Un ulteriore scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un sistema per la calibrazione dell?apparato di misura per il controllo e la regolazione dell?assetto di un veicolo che permetta di avere un risultato ottimale e che sia meno dispendioso in termini di strumenti/tecnologia utilizzata e quindi anche a livello economico, specialmente rispetto a sistema di calibrazione tramite laser.

Non ultimo scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un sistema per la calibrazione dell?apparato di misura per il controllo e la regolazione dell?assetto di un veicolo che permetta di essere pi? preciso rispetto alle metodologie note, nelle quali le camere hanno bisogno di ampio campo visivo che aumenta di fatto la distorsione dell?immagine e quindi riduce la precisione della calibrazione stessa.

Questi ed altri scopi sono conseguiti da un sistema per la calibrazione dell?apparato di misura per il controllo e la regolazione dell?assetto di un veicolo, secondo la rivendicazione 1 allegata; altre caratteristiche di dettaglio del sistema di regolazione sono riportate nelle rivendicazioni dipendenti.

In modo vantaggioso, a differenza delle soluzioni descritte e proposte sinora, il sistema per la calibrazione dell?apparato di misura per il controllo e la regolazione dell?assetto di un veicolo, secondo la presente invenzione, viene usato, sia per effettuare la misura, e quindi il controllo e la regolazione dell?assetto del veicolo, sia per calibrare il sistema rispetto al riferimento comune, in cui ? inoltre indispensabile l?utilizzo di un sensore inerziale combinato con ogni sistema stereoscopico.

Gli scopi ed i vantaggi sopra menzionati risulteranno in misura maggiore dalla descrizione che segue, relativa ad una preferita forma realizzativa del sistema per la calibrazione, oggetto della presente invenzione, fornita a titolo indicativo ed esemplificativo, ma non limitativo, e dai disegni annessi, anch?essi forniti a titolo indicativo ed esemplificativo, ma non limitativo, in cui:

- la figura 1a rappresenta una vista prospettica di una prima forma realizzativa del sistema di calibrazione, oggetto della presente invenzione, in cui il ponte sollevatore del veicolo ? nella posizione a terra;

- la figura 1b mostra una vista prospettica di una seconda forma realizzativa del sistema di calibrazione, oggetto della presente invenzione, in cui il ponte sollevatore ? nella posizione a terra;

- la figura 1c rappresenta una riproduzione schematica di una terza tipologia di sistema per la calibrazione dell?assetto di un veicolo, oggetto della presente invenzione, in cui il ponte sollevatore del veicolo ? nella posizione a terra; - la figura 2a mostra una vista prospettica del sistema di calibrazione di figura 1a, in cui il ponte sollevatore del veicolo ? nella posizione alzata;

- la figura 2b rappresenta una vista prospettica del sistema di calibrazione di figura 1b, in cui il ponte sollevatore ? nella posizione alzata;

- la figura 2c rappresenta una vista prospettica del sistema di calibrazione di figura 1c, in cui il ponte sollevatore del veicolo ? nella posizione alzata;

- le figure 3a, 3b e 3C rappresentano un?ulteriore vista del sistema di calibrazione di cui alle figure 1a, 1b e 1c in cui viene eseguita la calibrazione iniziale effettuata automaticamente quando il veicolo non ? presente, secondo la presente invenzione;

- le figure 4a, 4b e 4C mostrano viste particolareggiate del dettaglio target presente nel sistema di calibrazione di cui alle figure 3a, 3b e 3c, secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle figure menzionate, l?apparato di misura per il controllo e la regolazione dell?assetto di un veicolo 30 comprende almeno due sistemi completi a misurazione ottica 10; inoltre, il suddetto veicolo 30 comprende almeno due pneumatici 40 posti nello stesso asse.

In particolare, il suddetto sistema completo a misurazione ottica 10 ? un?apparecchiatura che comprende un sistema di acquisizione stereoscopica 11 avente una struttura di supporto 13, avente vantaggiosamente una forma sostanzialmente a parallelepipedo a differenti altezze, ma realizzabile in varie e differenti forme; la struttura di supporto 13, in particolare, ? dotata di una prima base 15 per il posizionamento al suolo, oppure di una seconda base 16 mobile, nel caso in cui sia richiesta una soluzione che non sia di tipo fisso.

Come visibile, a titolo esemplificativo, in figura 5, nel caso in cui il sistema sia del tipo mobile, la seconda base 16 mobile ? comprende, vantaggiosamente, dal lato affacciato in direzione del suolo di punti fissi ben tracciati e fermi ovvero degli aggrappi al suolo 17, determinati in fase di installazione, per permettere al sistema completo a misurazione ottica 10 di essere collocato, di volta in volta, nella posizione stabilita dal progetto e assicurata in fase di installazione.

In fase di utilizzo, come visibile in dettaglio nelle figure 1a, 1b e 1c, il sistema per la calibrazione dell?apparato di misura per il controllo e la regolazione dell?assetto di un veicolo, oggetto della presente invenzione, presenta almeno un primo sistema completo di misurazione ottica 10 e un secondo sistema completo di misurazione ottica 10, posti generalmente in posizione opposta e frontale l?uno all?altro e quindi lateralmente rispetto al suddetto veicolo 30.

Nel dettaglio, in modo vantaggioso, ciascuno dei suddetti sistemi completi di misurazione ottica 10 ha nel suo campo visivo almeno uno pneumatico 40 del veicolo 30.

Nelle forme di realizzazione preferite, come detto precedentemente, il sistema di acquisizione stereoscopica 11 ? atto cos? ad ?esaminare? un lato del veicolo e in particolare ? in grado di scansionare con alta precisione almeno uno pneumatico 40 dello stesso. In particolare, il sistema 11 ? un sensore del tipo CMOS e/o CCD ad alta risoluzione.

Ulteriormente, sempre in modo vantaggioso, ciascun sistema di acquisizione stereoscopica 11 presenta, in posizione sottostante e parallela allo stesso e in corrispondenza della struttura di supporto 13, un pannello target 12 atto ad essere impiegato per la calibrazione attraverso la visione dirimpetto di un corrispettivo sistema di acquisizione stereoscopica 11, posto frontalmente.

Questo sistema permetter? di ricavare, attraverso speciali algoritmi, la posizione reciproca di ogni pannello target 12 del primo sistema completo a misurazione ottica 10 rispetto al secondo sistema completo a misurazione ottica 10 e viceversa, per poi effettuare le eventuali correzioni di aggiustamento di calibrazione per ogni unit? di misura.

In forme realizzative preferite, ma non limitative, il pannello target 12 ?, vantaggiosamente, un marcatore speciale atto a identificare univocamente la posizione e la rotazione del sistema completo di misurazione ottica 10 su cui ? collocato.

Il suddetto sistema di acquisizione stereoscopica 11, sempre in modo vantaggioso, ? atto ad effettuare sia la misura degli angoli di assetto dello pneumatico 40 che il calcolo, per ogni sistema completo a misurazione ottica 10, della sua posizione relativamente al corrispettivo sistema completo a misurazione ottica 10 che ? posto frontalmente sul lato opposto attraverso la visione stereoscopica del pannello target 12.

Inoltre, la presente invenzione, prevede la compensazione aggiuntiva, oltre alla calibrazione stereo-visiva tramite target, appena descritta, anche di una seconda correzione di aggiustamento che viene svolta grazie all?utilizzo di un sensore inerziale (utilizzato come livella elettronica), posto nella scheda elettronica principale facente parte integrante di ogni sistema completo a misurazione ottica 10.

La livella elettronica risulta indispensabile per effettuare la misura e la relativa correzione dell?effettiva messa in bolla con il pavimento del sistema stesso, in caso di nuova collocazione, in modo da misurare eventuali scostamenti, rispetto alle misure fatte in sede di installazione, per effetto di piccoli cambiamenti meccanici o di modifiche di misure per derive termiche e/o altro.

In ulteriori forme realizzative preferite e non limitative, il sistema completo a misurazione ottica 10 ha differenti conformazioni come, ad esempio, quella visibile in figura 1a, in cui il sistema stesso comprende almeno due barre 14 parallele tra loro poste sulla struttura di supporto 13.

Le almeno due barre 14 comprendono almeno un sistema di acquisizione stereoscopica 11 con, su ciascuno degli apici opposti delle barre 14 stesse, i relativi pannelli target 12.

In particolare, come visibile nel dettaglio delle figure 1a-1c e 2a-2c, in altre forme realizzative del sistema oggetto della presente invenzione, vi ? la presenza di un ponte sollevatore 20 atto a migliorare e completare la regolazione dell?assetto attraverso l?accesso alla sottoscocca del veicolo 30.

Nel dettaglio, quando il sistema per la regolazione, durante la fase di utilizzo (figure 1a-1c), evidenzia un primo stato dell?assetto del veicolo 30, esso potrebbe essere o meno entro le specifiche del costruttore del veicolo 30; qualora non lo fosse il sopra introdotto ponte sollevatore 20 ? atto a sollevare detto veicolo 30 in corrispondenza del secondo sistema completo di misurazione ottica 10, quando posizionato sopra il primo ? in grado di leggere le misure a veicolo alzato, cos? da permettere al sistema di fornire le indicazioni per far coincidere le misure dell?assetto con le sopra citate specifiche del costruttore.

In virt? di quanto appena esposto, si comprende come il sistema per la regolazione dell?assetto di veicoli, che ? oggetto della presente invenzione, raggiunga gli scopi e realizzi i vantaggi menzionati.

Qualsiasi sia la forma definita per l?alloggiamento di ciascun sistema completo a misurazione ottica 10 e del relativo tipo di supporto 13, quest?ultimo, nel caso in cui sia un sistema mobile, dovr? essere equipaggiato, nella scheda di elaborazione delle immagini stereoscopiche, anche di un sensore inerziale che funge da livella elettronica per ogni sistema mobile. La livella elettronica ? indispensabile per effettuare la misura e relativa correzione dell?effettiva messa in bolla del sistema stesso, ad ogni nuova collocazione, in modo da misurare eventuali scostamenti di esattezza rispetto alle misure fatte in sede di installazione, per effetto di piccoli cambiamenti meccanici o di modifiche di misure per cambi di temperatura.

Il sensore inerziale posto su ogni sistema di misurazione ottica 10 provveder?, attraverso algoritmi matematici, ad effettuare in caso di bisogno le adeguate correzioni.

? chiaro, infine, che numerose altre varianti potranno essere apportate al sistema per la regolazione in questione, senza per questo uscire dai principi di tutela come espressi nelle rivendicazioni allegate, cos? come ? chiaro che, nella pratica attuazione dell?invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere qualsiasi in base alle esigenze ed eventualmente sostituiti con altri tecnicamente equivalenti.

Claims (7)

SISTEMA PER LA CALIBRAZIONE DELL?APPARATO DI MISURA PER IL CONTROLLO E LA REGOLAZIONE DELL?ASSETTO DI UN VEICOLO RIVENDICAZIONI

1. Sistema per la calibrazione di un apparato di misura per il controllo e la regolazione dell?assetto di un veicolo (30), detto veicolo (30) essendo dotato di almeno due pneumatici (40) e detto sistema per la calibrazione comprendendo almeno un primo e un secondo sistema completo a misurazione ottica (10), in cui ciascun sistema a misurazione ottica (10) comprende una struttura di supporto (13) ed un sistema di acquisizione stereoscopica (11); detti primo e secondo sistema a misurazione ottica (10) essendo posti in posizione opposta e frontale l?uno rispetto all?altro e, quando detto sistema ? in uso, essendo posti frontalmente rispetto ad almeno uno pneumatico (40) di detto veicolo (30);

in cui detto sistema per la calibrazione ? caratterizzato dal fatto che detto primo e secondo sistema a misurazione ottica (10) comprendono un sensore inerziale posto nella scheda elettronica di ciascun sistema a misurazione ottica (10) e, in posizione sottostante a detto sistema di acquisizione stereoscopica (11), detto primo e secondo sistema a misurazione ottica (10) comprendono altres? un pannello target (12); detto sistema di acquisizione stereoscopica (11) essendo atto ad effettuare sia la regolazione dell?assetto di detto veicolo (30) sia la misurazione della sua posizione relativa, tra detto primo e secondo sistema completo a misurazione ottica (10) e detto pannello target (12) essendo atto ad effettuare la calibrazione iniziale di detto apparato di misura per il controllo e la regolazione dell?assetto di detto veicolo (30), in collaborazione con i dati forniti da detto sensore inerziale, al fine di effettuare, attraverso algoritmi matematici, adeguate correzioni.

2. Sistema per la calibrazione come alla rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto primo e secondo sistema di misurazione ottica (10) comprendono almeno due barre (14) aventi due apici opposti, dette barre (14) essendo parallele tra loro e poste su detta struttura di supporto (13) ed aventi, su ciascuno di detti apici, detto pannello target (12).

3. Sistema per la calibrazione come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un ponte sollevatore (20) atto a movimentare detto veicolo (30) in corrispondenza di detto secondo sistema completo a misurazione ottica (10) quando ? posizionato sopra detto primo sistema a misurazione ottica (10), in modo da regolare l?assetto di detto veicolo (30).

4. Sistema per la calibrazione come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere degli algoritmi specifici atti ad effettuare la calibrazione, ovvero il punto zero di tutto il sistema, prima di effettuare il controllo e la regolazione di assetto di detto veicolo (30).

5. Sistema per la calibrazione di un apparato di misura per il controllo e la regolazione dell?assetto di un veicolo (30) come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto sistema di acquisizione stereoscopica (11) include un sensore del tipo CMOS e/o CCD ad alta risoluzione.

6. Sistema per la calibrazione come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta struttura di supporto (13) ? dotata di una prima base (15) per il fissaggio al suolo, o di una seconda base (16) di tipo mobile comprendente, dal lato affacciato in direzione del suolo, punti di fissaggio (17) al suolo.

7. Sistema per la calibrazione come ad almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto pannello target (12) ? un marcatore speciale atto a identificare univocamente la posizione e la rotazione di detto sistema completo a misurazione ottica (10).