WO2002008721A1 - Dispositif et procede de cartographie des effets au sol du passage d'un vehicule - Google Patents

Dispositif et procede de cartographie des effets au sol du passage d'un vehicule Download PDF

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WO2002008721A1
WO2002008721A1 PCT/FR2001/002359 FR0102359W WO0208721A1 WO 2002008721 A1 WO2002008721 A1 WO 2002008721A1 FR 0102359 W FR0102359 W FR 0102359W WO 0208721 A1 WO0208721 A1 WO 0208721A1
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sensors
area
contact
vehicle
prism
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PCT/FR2001/002359
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Arnaud Dufournier
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Dufournier Technologies Sas
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    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/02—Tyres
    • G01M17/027—Tyres using light, e.g. infrared, ultraviolet or holographic techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L17/00—Devices or apparatus for measuring tyre pressure or the pressure in other inflated bodies
    • G01L17/005—Devices or apparatus for measuring tyre pressure or the pressure in other inflated bodies using a sensor contacting the exterior surface, e.g. for measuring deformation
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    • G01M17/022—Tyres the tyre co-operating with rotatable rolls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2210/00—Detection or estimation of road or environment conditions; Detection or estimation of road shapes
    • B60T2210/10—Detection or estimation of road conditions
    • B60T2210/13—Aquaplaning, hydroplaning

Definitions

  • the present invention relates to the study:
  • the object moves (with or without contact) on, above or in the vicinity of the area, or the reverse (i.e. displacement of the area by relative to the object, or possibly both simultaneously relative to each other), for example in a wind tunnel or in a hull pool in the second case,
  • the effort area could be horizontal, for example an automobile test track, and / or vertical (wall of a tunnel or measurement of the lateral effects caused by the passage of a vehicle, a train, etc.) and / or inclined from any other angle, and in general of any position and shape, according to the tests to be carried out, including mixed solutions (part of the floor area and one or more , parts • "above ground”, etc.), and / or single and / or divided into several identical or different measurement areas, positioned in space according to the needs of the measurements, as will readily be understood by the skilled person, for example an area integrated into a runway and a second area on a gantry above the runway, etc., the assembly being designated for simplicity by "ground”.
  • "above” will include the term “in the vicinity”, which will also be obvious to those skilled in the art.
  • fingerprint measurement systems are known (that is to say the zones of the ground affected by the contact of a tire) by means such as illumination by “flash” light and measurement in the field. visible.
  • Pirelli TM technology is known according to which the vehicle rolls on a piezoelectric rubber membrane.
  • TOTAL TM technology is also known, one of which using a matrix of sensors to perform an average of the measurements, and moreover when stationary) only give an overall measurement where the forces along the x axes, y and z, and in particular x and y, cannot be discriminated. They are also very imprecise and can only be used at very low speed. In addition, they are part of the systems requiring a prohibitive number of channels for the transfer of information (of the order of 3000 channels).
  • the invention applies to any rolling object or vehicle, and in particular to any motor vehicle or not, rolling, or passing above or in the vicinity of the "ground” such as a vehicle chassis, or airborne such as an aircraft, or marine like a ship's hull, having an effect on the ground or the seabed, when it passes over or above or in the vicinity of a given "area”, called “contact area” when there is effective contact , and "area of effects” when there will be no contact, 'where appropriate, and in particular, but not limited to, those equipped with tires or treads.
  • the invention also relates to the mapping of the ground effects of “vehicles or objects” of all types, or of part (s) of such “objects or vehicles”, whether or not fitted with tires, or more generally having or not having point of contact with the ground, at least at the time and place ("area") of the measurement, for example air cushion vehicles, "ground effect", aircraft, ships, and the like, as well as , even for vehicles fitted with tires or treads, the mapping of the effects on the ground of the passage of the vehicle not created by the tires or treads, or in general by any wheel, or even by any surface generating a force , including even a foot or shoe print of a walker or runner, or the impact or passing of a tennis ball, "soccer” ball etc., or the passing of a shell or ball, or fingerprinting, and for example created by the passage of d undercarriages of the chassis or any other part of the vehicle, or even through the passage of an aircraft wing or a hull or hull of a ship, in particular in the form of
  • ground effects and “mapping of ground effects” signifying as the skilled person the will have understood on reading the above, any surface (s) of geometry (s) and any positioning (s) undergoing an effect (efforts), with and / or without contact, on the part of an object or vehicle, or part of an object or vehicle, passing over, above, below, or in the vicinity of this area, the vehicle or object being movable relative to the area, or vice versa, or both being movable relative to each other.
  • the objective of the device and method according to the invention consists in carrying out a true mapping of the effects, and in particular of the forces, created on the ground by the passage of a "vehicle or object", or of one or more parts of it. vehicle or object, and in particular to be taken in a particular non-limiting case (mapping of contact area forces) a precise imprint of the part of the tire in contact with the ground (contact area) during the passage thereof , in the whole useful range of speeds.
  • Figure 1 below shows the block diagram of the general method applied to the measurement of contact area mapping.
  • another objective in relation to the first, is to map the forces undergone by the contact area of a tire.
  • the objective of the force measurement device consists in establishing a measurement and then a mapping of the three-dimensional forces generated by the contact area of the tire on the ground during a run.
  • the invention is aimed at and makes it possible to achieve high measurement accuracy and excellent resolution, compared with the prior technologies which may have been recommended. It will be understood that the term “resolution” aims at a better localization of the effort, while the term “precision” aims at a better precision of the measurement of this effort.
  • true mapping in the present application is meant a technology according to which the stress components are well separated according to the three axes x, y, z, (x and y defining, in a ground application, the plane of the track for example) and they are positioned in place of their generation at the level of the contact area or more generally of the “area of effects”.
  • x, y, z, x and y defining, in a ground application, the plane of the track for example
  • the device according to the invention makes it possible to carry out a real three-dimensional mapping of the effects on the ground, as described above, and in particular, in a particular nonlimiting embodiment, to locate the contact area of the tire. and its precise contour by optical measurement through a prism or window or the like and then (or in reverse order) to map the forces created on the ground by the tire.
  • the device according to the invention also makes it possible to establish a measurement and then a mapping of the three-dimensional forces generated by the contact area of the tire on the ground during driving, using two main sources of information, which are a matrix of sensors combined with image capture and final processing.
  • the method and the device according to the invention for mapping the effects (including the forces, with or without “contact") three-dimensional x, y, z generated on the ground by the passage of one or at least a part of such an "object or vehicle", and in particular by less a tire or more generally a tread of this vehicle, is characterized in that it comprises:
  • a matrix of sensors of length generally less than the area of effects “on the ground” or of contact with the “ground”, in the longitudinal direction, and composed of sensors of forces mono-, di-, and / or three-dimensional, preferably three-dimensional.
  • a means of characterization of shape and location in the ground reference for example an image capture or a set of sensors adapted to a characterization of shape, in particular a set of distance sensors, at the level of the zone or "area "Where the effects or efforts are felt, allowing the location of a specific part of the" vehicle or object "in relation to a ground reference, in particular, without limitation, at the level of the contact area of at least a tire or more generally of at least one tread, allowing the location of the wheel relative to a ground mark.
  • the “longitudinal direction” designates the axis of the test track or the axis of advance of the vehicle on the test track.
  • the device and method according to the invention can also be applied to a test device called "rolling machine” (it is a rotating cylinder, which drives a tire positioned in contact with it (or vice versa).
  • rolling machine it is a rotating cylinder, which drives a tire positioned in contact with it (or vice versa).
  • the invention applies mutatis mutandis to this use, and that the longitudinal direction then designates, to take only this example, the relative advancement axis of the tire on the rolling machine).
  • This solution mounting on a rolling machine) makes it possible to control the position of the tire relative to the various force sensors, on the other hand, using coders positioned on the axis of the rolling machine and the hub of the wheel under test. , you can also control the tire azimuth with respect to said sensors.
  • This control can then make it possible to dispense with carrying out the optical visualization of the contact area.
  • location of the wheel (in the particular case considered), it is understood inter alia, when it is a measurement relating to a wheel or a tire, the determination of the wheel azimuth and the positioning of the wheel in the ground mark in x and y (possibly z). It is recalled that the wheel azimuth is the angle formed between a reference mark fixed on the wheel and a fixed angular reference mark, for example the ground or a ground parallel. The wheel azimuth therefore gives a precise indication of the rotation of the wheel.
  • “localization” consists in determining the position in the ground mark x, y, z, of the object or vehicle (note that, when a measurement is made on a tire, it is also possible to “locate” the tire directly by measuring the edge of the runway or the like, such as it will be indicated below, without going through the determination of the azimuth).
  • shape characterization often associated with the term “location”, denotes the determination of the shape of at least part of the object or vehicle, in relation to the measurement to be performed.
  • edge of track (3D etc.) measurement means are used.
  • X designates the effects or efforts in the longitudinal direction
  • y in the so-called lateral or transverse direction
  • z in the vertical direction (pressure effect).
  • the sensor array is of any shape and consists of sensors or combinations of any sensors, in particular, but not limited to, pressure and / or force sensors (possibly of different types and / or possibly in combination with other categories of sensors).
  • it is at least one bar of pressure sensors inserted on the ground, or of sensors placed in a non-symmetrical manner, or of a cloud of sensors and analogous variations which will appear clearly on the tradesman.
  • the sensors in the form of a "bar”, “cloud” or other, can be fixed and the object or vehicle mobile, or the reverse (vehicle or fixed object and sensors mobile relative to him in particular in the "longitudinal direction", for example to study the ground effect of an airplane wing in an aerodynamic wind tunnel, or of a ship's hull in a hull basin, and the like).
  • the advantage of the invention is naturally that, unlike the use of wind tunnels, measurements are made on a real vehicle or object (and not a model) and in real conditions of movement (including the ambient context).
  • the method according to the invention comprises two stages:
  • the method of obtaining a map of contact area or more generally of forces or effects, with or without contact aims to assign to each point coordinates Px, Py ("positioning") and possibly Pz of the area of effort or effect or contact the forces Fx, Fy, Fz generated by the contact, the effect or the effort.
  • the invention relates to:
  • the "soil” possibly being the seabed, a hull basin, a test track, a road and the like, and / or
  • a At least one array of sensors of length and / or width generally less than those of the ground effects area (with or without contact), in the longitudinal direction (ie passing ) or not, and composed of force sensors, identical or not, and mono-, di-, and / or three-dimensional, preferably three-dimensional,
  • B possibly a means of characterization of shape and / or localization in the ground reference (that is to say in relation to a reference of the test area or in particular of the area), for example a socket image and / or a set of sensors suitable for characterization of shape and / or location, in particular a set of distance measurement sensors, at the level of the zone or "area” where the effects or efforts are felt, allowing the location of a specific part of the "vehicle or object" relative to a ground reference,
  • the sensor array is made up of sensors or any combination of sensors, in particular pressure and / or force sensors (possibly of different types and / or possibly in combination with other categories of sensors).
  • the sensor array consists of at least one bar of pressure and / or force sensors, such sensors being placed in a non-symmetrical or symmetrical manner, and / or at least a cloud of such sensors or a combination of such sensors, inserted in the "area" (that is to say on the "ground” and / or on one or more above ground support (s) such as a gantry placed above the test area or one or more lateral support (s) of any orientation (s), and of shape (s) and spatial arrangement (s) any).
  • the sensors in the form of a "bar", a “cloud” or other
  • the sensors can be fixed and the object or vehicle mobile, or the reverse (vehicle or fixed object and sensors mobile by in particular in the "longitudinal direction") or in that the sensors and the object or vehicle are movable in any way with respect to each other.
  • the means (1B) for determining the shape and / or locating the object or vehicle, or at least part of it, in the “ground” reference frame are chosen from among minus a camera inserted in the "ground” behind one or more portholes and / or prisms and / or other transparent devices, and / or inserted in the ground or above ground for example on the edge of the area, among diodes or dies of diodes, and / or photogrammetric and / or stereophotogrammetric means, and / or among distance measurement sensors, preferably without contact (ultrasonic sensors, laser, by optical triangulation, optical analysis of the deformation of a network projected, fringe projection, 3D sensors), operating in instantaneous visualization of the entire object, or in scanning of the object.
  • the proposed device makes it possible to qualify the aerodynamics of a vehicle or object, whether or not it is being driven, and in particular to dissociate the ground effect from the rest of the aerodynamics of the vehicle.
  • the device consists of a bar of pressure sensors inserted into the ground, placed substantially perpendicular to the axis of the vehicle.
  • the sensors that make up the bar are spaced a distance between zero and a few hundredths of a millimeter or a few centimeters (or a few tens of centimeters or more, in particular for wind tunnel measurements, of the order of 20 to 30 cm) and are preferably positioned aligned, staggered or V, head to tail, etc .... They are preferably flush with the upper part of the bar, but can be set back or slightly exceed as required.
  • the device can also be composed of a cloud of sensors, several clouds, " of several bars, or combinations of these formulas, possibly successively in the longitudinal direction, and / or in the transverse direction and / or vertical.
  • This acquisition can begin a few meters before the passage of the vehicle, and can end a few meters or tens of meters after the passage of the vehicle.
  • the acquisitions thus made make it possible to establish a map of the pressures and depressions measured on the ground during the passage of the vehicle, in the case of pressure sensors, or of other parameters depending on the nature of the sensors. It is also possible to combine different types of sensors, such as a bar of pressure sensors and a bar of distance sensors, the latter making it possible, for example, to measure the height of a vehicle chassis, and similar combinations.
  • a time registration may be carried out in order to align "virtually" the acquisitions.
  • the aforementioned devices can be used above ground to measure pressure maps (and / or geometries in space, in order to possibly correlate the two measurements) of an object during its passage.
  • the sensor strip or the sensor cloud can be three-dimensional.
  • the pressure measurement method will be supplemented by a second measurement method:
  • This second measurement method can take two forms (the combination of the two forms is also possible).
  • the method will consist of a visualization means, of the object generating the pressure or the depression (also referred to here more generally as "effects" as specified above).
  • a visualization means of the object generating the pressure or the depression
  • cameras will be inserted in the track or other “ground”, or under one or more transparent portholes.
  • the cameras will make it possible either to carry out an instantaneous visualization of the totality of the object, or to carry out a scanning of the object, this advancing in the field of the cameras (one will be able here to use linear cameras or matrix cameras ).
  • This global process makes it possible to have the mapping of the effect created on the ground superimposed on the two-dimensional shape of the object generating this effect.
  • the method will consist of sensors for measuring distance, preferably without contact (ultrasonic sensors, laser, by optical triangulation, optical analysis of the deformation of a projected network).
  • the sensors will make it possible either to carry out an instantaneous two or three-dimensional measurement of the whole of the object, or to carry out a scanning of the object, the latter advancing in the field of the sensors.
  • This global process provides the mapping of the effect created on the ground superimposed on the three-dimensional shape of the object generating this effect.
  • This major variant makes it possible to have the aerodynamic effect generated as well as the shape of the object which can be for example a spoiler or a base of a competition vehicle. It is also possible to deduce, using this complete device, the deformations of the object generated by the aerodynamic effects.
  • This type of device can also be used in the aeronautical and naval fields (in particular during wind tunnel or basin tests where the cloud of sensors must be moved relative to the model, the latter not advancing)
  • the device of the invention requires only a reduced number of sensors, and is therefore reliable and of low maintenance cost.
  • the effect measured on the ground can be linked to the characteristics of the object (the form and the effect of the form are thus linked to the ground), such as the form and associated effect of a vehicle underbody, a spoiler. of a Formula 1 type competition vehicle, and the like.
  • the invention allows measurements the quality of which is at least equal to the measurements carried out in a wind tunnel, with the decisive advantages of not being dependent on the proximity of a wind tunnel, of not being dependent on models or the preparation of tests, to be able to be repeated many times without constraints, and to take into account the real conditions of movement of a real object, on a real measurement area, and the real environment (in a wind tunnel, the flow is too "clean” that is to say that the flow is too laminar; on the contrary, the invention makes it possible to integrate the effects of the inevitable turbulences and vagaries of the medium in which the object moves, and true "moving" ground).
  • the invention relates to a process (and a corresponding device) as described above, characterized in that one operates in an aerodynamic or hydrodynamic environment (implementation of the process in air or a gas or other fluid like a liquid such as water) and a real mapping of the effects generated on the “ground” by the passage of the “vehicle” on or near the measurement area or “area” is carried out.
  • the invention relates in this “aero” mode to a process characterized in that one operates in a hydrodynamic medium, in particular in water, the measurement means 1 A being placed on the seabed, or on the bottom or periphery of a hull basin, basin, swimming pool and the like.
  • the invention also relates to a method characterized in that one operates in an aerodynamic or hydrodynamic medium, in particular in water, the measurement means 1 A being inserted in a runway or a gantry, a tunnel, a ground wind tunnel scrolling and the like.
  • the invention relates to a method for obtaining a map of “area” of forces or effects generated on the “ground” by the passage of an “object or vehicle” or at least a part of it, without contact, aiming to assign to each point of coordinates Px, Py, Pz ("positioning") of the area of effort or effect or contact, the forces Fx , Fy, Fz generated precisely at this point by the effect or the effort, characterized in that:
  • measurements (1A) are carried out by said means ci (by a passage -from the vehicle or object over said and / or in the vicinity of said means ci) allowing access to the quantities
  • force measurements are carried out using a matrix of k force sensors ci preferably three-dimensional;
  • each sensor ci with (i ⁇ k) therefore delivers at the acquisition time t all of the following data:
  • the invention also relates to a method of the type described, characterized in that a force measurement is also carried out by contact with the “ground” and deduction, by subtraction of the forces measured on the ground, and of the static loads of the vehicle or object, the essential elements of the aerodynamic or hydrodynamic efforts generated.
  • the invention relates, according to this particular embodiment, to a method, of the general type described above, for obtaining a mapping of “area” of contact generated on the “ground” by the passage of an “object or vehicle "Or at least part of it, with contact, aiming to assign to each point of coordinates Px, Py, Pz (" positioning ") of the contact area, the forces Fx, Fy, Fz generated precisely at this point by contact, characterized in that:
  • k means for measuring the contact forces (Fxi, Fyi, Fzi) generated at each point i by the passage over this contact area of a tire or of any tread of an object or vehicle, or at least part of it, in particular a matrix of k force sensors, preferably three-dimensional,
  • force measurements are carried out using a matrix of k force sensors ci preferably three-dimensional;
  • each sensor ci with (i ⁇ k) therefore delivers at the acquisition time t all of the following data:
  • the senor ci corresponding respectively to the forces measured at time t by the sensor ci along the longitudinal axis of the reference frame (generally the ground or track frame), the transverse axis and the vertical axis;
  • focusing means ML of the camera and prism type, or diodes or matrix of diodes, or runway edge means or location means on board the vehicle (or a combination of these means) a spatial location and an azimuthal location of the contact area and / or the wheel, tire, tread, according to the means ML used, at an instant t 1 which is the instant of said location, t 'being (possibly ) different from t due to the spatial offset (if any) between the sensor ci and the location means ML
  • alpha (j) (t) alpha with (j ⁇ .k)
  • the alpha p measured at the prism being assumed to be identical to the alpha i measured at the area level;
  • a correction is carried out by simple and known geometric means, or by the analysis of the data supplied by a visual, magnetic, or similar encoder capable of measuring the alpha p at the level of the prism and alpha i at the level of the measurement area, the prism thus giving the information Pxi, Pyi, Pzi at each passage;
  • edge of track measurement means such as 3D sensors, and / or means on board the vehicle such as optical, magnetic and similar encoders, etc., giving a reference to the level of the measurement area, the prism giving the information Pxi, Pyi, Pzi as above.
  • the photograph concerns the measurement area, with (“efforts") or without (“ground effects”) contact, and in the latter case for example measurement of the ground effects of a wing, a under the vehicle body, etc ...
  • effects on the ground also designates the“ above ground ”effects when, in the variant described above, at least part of the sensors is placed on a gantry or similar above ground support.
  • the invention also relates to a method characterized in that Pxi, Pyi and Pzi are directly determined by means of measuring the edge of the runway, for example by projection of a network of fringes or photogrammetric and / or stereoscopic analysis.
  • the invention also relates to a method of the type described above, applied to the particular case of smooth tires or tires without variation of longitudinal pattern (for example tires of Formula 1 grooves longitudinally), according to which it can be considered that all the azimuths are identical, characterized in that all the measurements correspond to the desired azimuth for the mapping, which makes it possible to have more quickly all the data necessary for the establishment of this mapping, and therefore to reduce the number of passages up to a small number typically three and even possibly a passage (because the patterns are identical).
  • the invention also relates to a method of the type described above, characterized in that there are sensors of sufficient transverse resolution to dispense with the determination of the azimuth, and perform a measurement of the only forces.
  • the invention also relates to a method of the type described above, applied to the particular case of tires with strictly repetitive longitudinal patterns, characterized in that the mapping of the forces generated by a pattern is measured during its entire crossing of the contact area and a sufficient number of passes are made to have the different azimuths, all the information is available to reconstruct a complete contact area mapping according to any azimuth, and the contact area is reconstituted from the measurements performed on an entire pattern seen by the sensor matrix and corresponding to the azimuth ⁇ to which we will attach the whole patterns corresponding to the azimuths ⁇ + k * ⁇ with ⁇ angle corresponding to a pattern length L seen from the wheel center (L "R therefore ⁇ ⁇ LR with R radius crushed of the tire) and k positive or negative integer.
  • the invention also relates to a method of the type described above, applied to the particular case of tires with repeating patterns, characterized in that said repetition is used while considering that a pattern is equivalent to the following modulo a length equal to the length of this pattern (or a time equal to the length of the pattern divided by the speed of advance of the wheel or tire).
  • the invention also relates to a method of the type described above, characterized in that the treatment is broken down into three phases:
  • the straightening is done from a calibration carried out upstream of the measurements and which implements a calibrated test pattern which is applied to the upper surface of the prism, the contact areas of this test pattern preferably being made of a material flexible (eg elastomer)
  • the calibration is carried out either before the measurements, or during the measurement phase or between the measurements on the basis of features made on the upper face of the prism (for example the grooves used to increase the contact pressure or the crosses engraved or elements or inscriptions reported)
  • the invention also relates to a method of the type described above, characterized in that a shooting is carried out without object or vehicle placed on the prism and the corrections are made to this image then they are automatically applied to the following measurements, by performing possibly a subtraction of the image being processed by the initial image produced without an object placed on the prism.
  • the invention also relates to a method of the type described above, characterized in that the measurements (1A) are supplemented by measurements of longitudinal, transverse and vertical forces carried out on each of the wheels from measurement blocks inserted in the ground .
  • the present invention also relates to a device for carrying out a mapping.
  • a "ground” "area” that is to say on a surface established either on the ground, the "ground” can be the seabed, a hull basin, a track, a road and the like), either placed above the test area, or laterally with respect to it, in any orientation (s) and in any shape (s) suitable for the measures concerned, after “area” and respectively “ground” for simplicity),
  • At least one array of sensors of length generally less than the area of effects on the ground or of contact, in the longitudinal direction (that is to say of passage) or not, and composed of sensors of efforts, identical or not, and mono-, di-, and / or three-dimensional, preferably three-dimensional,
  • B possibly a means of characterization of form and localization in the ground coordinate system (that is to say in relation to a coordinate system of the test zone or in particular of the area), for example a prjse_ d ' image or a set of sensors adapted to a characterization of shape, in particular a set of sensors for measuring distance, at the level of the zone or “area” where the effects or efforts are felt, allowing the location of a determined part of the "Vehicle or object" in relation to a ground reference,
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it comprises an appropriate processing means suitable for the reconstitution of a mapping of efforts (from effects to " ground “or possibly contact with” ground ”) using or integrating or taking into account the relationship between the effect created (1 A) and possibly the shape of the object or vehicle or part of it which generated said effect ( 1 B).
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the sensor array consists of sensors or any combinations of any sensors, in particular pressure sensors and / or effort (possibly of different types and / or possibly in combination with other categories of sensors).
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the sensor array consists of at least one bar of pressure sensors and / or efforts, such sensors being placed in a non-symmetrical or symmetrical manner, and / or at least one cloud of such sensors or combination of such sensors, inserted in the "area" (that is to say on the ground and / or on an above ground support such as a gantry placed above the test area or a lateral support of any orientation, and of shape (s) and arrangement (s) any (s) spatial).
  • the sensor array consists of at least one bar of pressure sensors and / or efforts, such sensors being placed in a non-symmetrical or symmetrical manner, and / or at least one cloud of such sensors or combination of such sensors, inserted in the "area" (that is to say on the ground and / or on an above ground support such as a gantry placed above the test area or a lateral support of any orientation, and of shape (s) and arrangement (s) any (s) spatial).
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the sensors (in the form of "strip”, “cloud” or other), can be mounted fixed while the object or vehicle is mobile, or vice versa (vehicle or fixed object and sensors movable relative to it in particular in the "longitudinal direction") or in that the sensors and the object or vehicle are movable in any way l one over the other.
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the means (1B) for determining the shape and / or location of the object or vehicle, or at least part of it, in the “ground” reference, are chosen from at least one camera inserted into the “ground” behind one or more portholes and / or prisms and / or other transparent devices, and / or from distance measurement, preferably without contact (ultrasonic sensors, laser, by optical triangulation, optical analysis of the deformation of a projected network, 3D sensors, photogrammetric and / or stereoscopic analysis), operating in instantaneous visualization of the entire the object, or by scanning the object and / or the means on board the vehicle such as optical, magnetic and similar encoders.
  • the invention relates to a device of the type described above, for obtaining a mapping of “area” of forces or effects generated on the “ground” by the passage of an "object or vehicle” • or at least a part of it, without contact, aiming to assign to each point coordinates Px, Py, Pz ("positioning") of the area of effort or effects or contact, the forces Fx, Fy, Fz generated precisely at this point by the contact, effect or effort, characterized in that:
  • the invention relates to a device, of the type described above, characterized in that there are more means for measuring forces by contact with the “ground”.
  • the invention relates to a device of the type described above, for obtaining a mapping of “area” of forces or effects generated on the “ground” by the passage of an “object or vehicle” or at least a part of it, with contact, aiming to assign to each point of coordinates Px, Py, Pz (“positioning”) of the contact area, the forces Fx, Fy, Fz generated precisely at this point by contact, effect or effort, characterized in that: at the level of a contact or effects or efforts area, composed of points of coordinates Pxi, Pyi, Pzi
  • the alpha p measured at the prism being assumed to be identical to the alpha i measured at the area level;
  • a correction is carried out by simple and known geometric means, or by the analysis of the data supplied by a visual, magnetic, or similar encoder capable of measuring the alpha p at level of the prism and alpha i at the level of the measurement area, the prism thus giving the information Pxi, Pyi, Pzi at each passage.
  • edge of track measurement means such as 3D sensors, optical, magnetic and similar encoders, on board the vehicle, giving a reference to the level of the measurement area, the prism giving the information Pxi, Pyi, Pzi as above.
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that there are means for measuring the edge of the runway, for example by projecting a network of fringes, capable of directly determining Pxi, Pyi and Pzi
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the positioning of the sensors is generally not longitudinal, and in particular in that the positioning is substantially perpendicular to the axis of the object or vehicle.
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the sensors which make up the bar (s) are spaced by a distance of between a few hundredths of a millimeter and a few centimeters and are preferably positioned aligned, staggered or V, head to tail, etc., are preferably flush with the upper part of the bar, but may be set back or slightly exceed. '
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the device comprises at least one cloud of sensors, several clouds, several bars, or combinations of these formulas, possibly successively in the longitudinal direction, and / or in transverse direction (compared to the direction of advancement of the object, or relative movement object / area).
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it combines different types of sensors, such as a strip or cloud of pressure and / or force sensors and / or an array or cloud of laser-type distance sensors, with ultrasound, or for optical triangulation, optical analysis of the deformation of a projected network, projection of fringes, 3D analysis, or any other arrangement of sensors provided that a sufficient number of measurements are made in order to scan, according to the desired azimuth, all the positions making it possible to have at least one (three-dimensional) effort measurement for each point (x, y, z; ⁇ ) of the cartography, the cloud of sensors can in this case possibly be summed up with a single sensor, the latter case being particularly particularly conceivable when the azimuth ⁇ and the positioning (x, y, z) of the sensor in relation to the tread of the tire as when it is used on a rolling machine, or again any cloud of sensor making it possible to describe the entire width of the tire in an axis perpen
  • the invention relates to a device - of the type described above, characterized in that it is positioned at least partly "above ground” in order to measure pressure maps or geometries in the space of an object during its passage and in that, in the latter case, the array of sensors and / or the cloud of sensors can be three-dimensional.
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it comprises means for viewing the object generating the effect on the ground.
  • the invention relates to a device of the type described above, display means comprising cameras inserted in the test area, in particular the track, or on an upper or lateral gantry, under one or more transparent prism (s) and / or porthole (s), the cameras providing either instantaneous viewing of the entire object, ie a scan of the object, it advancing in the field of cameras (linear cameras or matrix cameras or a conventional photographic camera or a digital camera or diodes or arrays (in particular arrays) of diodes ) and in that possibly the prism (s) and / or portholes and the camera (s) or diodes or arrays of diodes are placed laterally on a support of any inclination or on a gantry placed above the area of test or "area".
  • display means comprising cameras inserted in the test area, in particular the track, or on an upper or lateral gantry, under one or more transparent prism (s) and / or porthole (s), the cameras providing either instantaneous viewing of the
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it is suitable for determining at a given instant the position x, y of the tire (or of the wheel, "object” , “Vehicle” etc.) as well as its azimuth, and possibly to produce an image of the contact area in which we are interested.
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it comprises rectifying and correcting means from a calibration carried out upstream of the measurements and which implements a calibrated target which is applied to the upper surface. of the prism, the contact zones of this target being preferably made of a flexible material (for example elastomer), and in that optionally the calibration will be carried out either before the measurements, or during the measurement phase or between the measurements at starting from particularities made on the upper face of the prism (for example the grooves used to increase the contact pressure or engraved crosses or even elements or inscriptions reported).
  • a device of the type described above characterized in that it comprises rectifying and correcting means from a calibration carried out upstream of the measurements and which implements a calibrated target which is applied to the upper surface. of the prism, the contact zones of this target being preferably made of a flexible material (for example elastomer), and in that optionally the calibration will be carried out either before the measurements, or during the measurement phase or between the measurements at starting from
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the tire rolls on a preferably transparent surface which can for example be a 45 ° prism, in particular made of Plexiglas TM, or any translucent or transparent material capable of withstanding the load or the effect created by the vehicle
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that it comprises at least one prism (or any transparent element, porthole, etc.
  • ni sin il n2 sin i2 with i angles of incidence and n refractive index
  • the observation camera associated with said prism is arranged in such a way that the observation angle relative to the surface of the prism on which the tire rolls is sufficiently small to be less than the limit angle.
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that the display is carried out using at least one prism which has a shape which corresponds to the general case of a prism at 45, 50 °, etc ... or other shapes such as a truncated prism or several prisms at 45, 50 ° etc ...
  • the angle alpha of the prism (s) is 45 ° (angle measured between its upper face (face on which the tire rolls) and the observation face), or a higher angle, in particular angles of 45 , 50, 70, 85 or 87 ° or 89 ° in so-called “total reflection” conditions defined by the limit angle of Nyquist's law, in that one can use several forms of prism in combination, for analyzes complementary, if necessary, and / or prisms placed according to any spatial arrangement, as will be obvious t for a person skilled in the art, in that the visualization can also be carried out through a porthole (therefore with a 0 ° angle) (in place of the prism or in combination with a prism) this process being particularly advantageous in a hydrodynamic environment (presence of a liquid type water + fluorescein on the track in the measurement area), according to an observation in direct sight along an axis preferably perpendicular to the
  • the invention also relates to the method for precise measurement of contact area across the entire speed range, which consists in locating the contact area of the tire and its precise contour by optical measurement through a prism, by means of '' a camera operating in the visible or infrared or an infrared flash, the camera or the observation flash being arranged in such a way that the angle of observation relative to the surface of the prism on which the tire rolls is low enough to be less than the limit angle defined by Nyquist law.
  • An option according to the invention consists in carrying out a prior characterization (by 3D reading by known laser distance sensors, feelers, etc.) of the shape of the surface of the regrooved prism, which can prove useful in the processing to more finely correct the raw image of its defects, distortions and aberrations brought by the measurement process, but also to carry out a calibration before the measurements (“blank” photo allowing such calibration).
  • the force measurement system or device consists of:
  • a matrix of force measurement sensors (generally three-dimensional) inserted into the ground.
  • this treatment leads to a "global" treatment.
  • the sensors used can be, for example, piezoelectric or with gauges.
  • the sensors are not necessarily square, or that the squares are not necessarily identical.
  • the sensor cloud can be summed up as a single sensor. This latter case is particularly particularly possible when the azimuth ⁇ and the positioning (x, y) of the sensor are controlled with respect to the tread of the tire as during use on a rolling machine.
  • any cloud of sensors making it possible to describe the entire width of the tire in an axis perpendicular to the direction of travel will be suitable (the cloud sensors may possibly be separated).
  • this cloud of sensors will cover in one or more sub-assemblies a basic pattern of the tire tread
  • the data from the force sensors are readjusted using the correction matrix previously established during device calibration.
  • Sensor zeros are adjusted according to the calibration carried out on site prior to the test sequence. Identification of measurements and additional information
  • the image taken in the first step by the camera is assigned a spatial location (Px, Py) which makes it possible to locate the image in the ground reference.
  • This spatial location is at least better than (and can be at least equal to) the resolution sought in x, y and also than the precision sought on the azimuth of the effort mapping.
  • the image is also assigned an azimuth a which makes it possible to know the azimuth of the tire (or wheel, etc.) corresponding to the shooting.
  • This identification can, in a variant making it possible to improve the performance of the device, be supplemented by a measurement of the drift angle (pinching or turning and evolution between the point of image taking and the point of force measurement, which obliges to readjust) the wheel with respect to the ground mark. It is possible to use measurements at the edge of the runway (optical sensors), a comparison with the theoretical image, or a comparison with the grooves of the tire. This last measurement is then used to rotate the photograph in relation to the drift measured on the wheel during the force measurements.
  • the drift angle pinching or turning and evolution between the point of image taking and the point of force measurement, which obliges to readjust
  • This registration can also be carried out by recognition of shape in the photographic image on the one hand (determination of the azimuth), and on the other hand by measurement on the vehicle (or object, etc.) or measurement on "edge of track ". in the latter case, the positioning x, y (Px, Py) and possibly the orientation of the tire (or wheel, etc.) are measured simultaneously with the force measurements and / or simultaneously with the image taking .
  • Shape recognition will be based on the identification of a characteristic pattern of the tire, such as a "rib” or a loaf, the orientation of which will be known relative to the ground reference x, y. we may also, according to a non-limiting variant, use the orientation of the main axes of the contact area or its contour.
  • the coordinates Px and Py can also be supplemented by the angular orientation of the photograph relative to the ground reference.
  • each of the centers of the sensors in the ground coordinate system is measured beforehand and each sensor i is thus assigned coordinates xi and yi.
  • these coordinates can be supplemented by a measurement of the angular orientation of each sensor or of the entire cloud of sensors relative to the ground reference. This last measurement is then used to re-align the force measurements in rotation in the ground reference.
  • Each sample of force measurements is also assigned a time mark and the speed of advancement of the wheel (or of the vehicle).
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that an infrared camera, or infrared flash, is placed in front of the observation face.
  • the system or device in “contact” mode essentially consists of:
  • Figure 3 shows the location and identification of the contact area.
  • the objective of this means is to determine at a given instant the position x, y of the tire (or of the wheel etc.) as well as its azimuth.
  • Another objective is to have an image of the contact area in which we are interested, even if we only use the image taking step (photography). In competition, we can thus see if, and in what way, the tire is "placed on the ground” (visualization, measurement and characterization of the contact surface and its shape, which can range from a rectangle to a trapezoid, a "diabolo", or even a simple line in extreme conditions).
  • the treatment is broken down into three phases:
  • the image received by the shooting device is distorted by perspective effect, since the observation is made along an axis which is not perpendicular to the object plane.
  • the irregularities or inhomogeneities of the prism as well as the defects and errors linked to the material and to the shooting conditions lead to global but also localized distortions which should be corrected.
  • the straightening will be done from a calibration carried out upstream of the measurements and which implements a calibrated test pattern which is applied to the upper surface of the prism.
  • the contact areas of this target are preferably made of a flexible material (for example elastomer).
  • the calibration will be carried out either upstream of the measurements, or during the measurement phase or between measurements on the basis of features made on the upper face of the prism (for example the grooves used to increase the contact pressure or engraved crosses or elements or inscriptions reported).
  • the embodiments of these steps will not be unnecessarily detailed here, because they are, once the principle and the sequence defined, known to those skilled in the art, such as any specialist working in the field of signal processing.
  • the image obtained generally includes various "pollution” and noises linked to dirt, parasitic lighting, etc.
  • the cleaning will consist in eliminating the low spatial frequencies by “ filtering ” processes and in rectifying the contrast bias.
  • Localized pollution can also be detected by the operator, who will then make the correction he deems necessary.
  • a complementary and particularly interesting technique consists in taking a shot without an object placed on the prism and in making the corrections on this image then in automatically applying them to the following measurements. We can also perform a subtraction of the image being processed by the initial image produced without an object placed on the prism. .
  • the extraction of the contact area can be carried out automatically from the processing described below or by manual selection of the operator or by a combination of the two.
  • the processing will be based on the difference in gray level between the contact area and the rest of the image (we can use a global threshold, or an evolutionary threshold of type plan, parabola or equivalent), but we can also use the local evolution of the contrast (we will use for example the Fourrier transform in two dimensions of the image to detect such transitions).
  • the coordinates of the contact area in the ground frame will be evaluated preferentially in two ways, the choice of which depends on the type of sculpture dj ⁇ . pneumatic.
  • the coordinates of the contact area will correspond to the coordinates of the barycenter of the constituent points of the contact area.
  • the barycenter of the constituent points of the contact area and weighted with their gray level may be used.
  • contours will be described (mathematical envelope of the contact area) and the coordinates of the contact area will be the coordinates of the barycenter of the interior surface described by this contour.
  • a possible variant consists in determining several significant contours (for example contours of loaves) and in calculating the barycenter of these contours.
  • a reference contact area which may consist, for example, of a first passage of the tire or of a developed of the contact area of the tire.
  • This reference contact area with the specific position of its gum loaves will then constitute the reference azimuth position to which we can for example assign the value 0.
  • the position of the pattern or patterns of the contact area will be detected and by comparison with the reference, the azimuth of the measured image will be deduced therefrom.
  • the camera used can be a conventional camera or a digital camera.
  • the resolution of the contact area photograph is preferably at least equal to half the resolution sought in x and in y on the contact area mapping.
  • FIG. 9 represents nonlimiting examples of particularly interesting prism shapes.
  • the first shape ( Figure 9A) corresponds to the general case of a 45, 50 ° prism, etc.
  • the other two proposed shapes are truncated prism shapes and several 45, 50 ° prisms etc .... placed one after the other, allow ? reduce the thickness of the prism, which facilitates the production of said prism as well as its integration into the ground.
  • prisms may be used in combination, for additional analyzes, if necessary, and / or prisms placed according to any spatial arrangement, as will be obvious to those skilled in the art.
  • Visualization can also be carried out through a porthole (in place of the prism), this process being particularly advantageous in a hydrodynamic environment (presence of a liquid type water + fluorescein on the track in the measurement area).
  • a porthole in place of the prism
  • This process being particularly advantageous in a hydrodynamic environment (presence of a liquid type water + fluorescein on the track in the measurement area).
  • a direct observation observation along an axis of preference perpendicular to the plane of the window.
  • the presence of a colored liquid can also significantly improve the distinction between the contact area and the areas not belonging to it.
  • FIG. 1 represents the block diagram of the general method according to the invention, applied to the measurement of mapping of a contact area
  • FIG. 2 schematically represents an implementation of a nonlimiting variant of the invention for determining a contact area on a "rolling machine"
  • the '3 schematically shows the implementation of the invention for determining an area of contact with a prism and camera system
  • FIG. 4 schematically shows the implementation of the invention for determining a contact area at low speed
  • FIG. 5 schematically represents the implementation of the invention for the determination of a high speed contact area
  • FIG. 6 represents a non-limiting mode of staggered positioning of the force measurement sensors
  • FIG. 7 represents a tire with strictly repetitive patterns, in particular of the heavy vehicle type FIG. 8, which consists of FIG. 8A (“short” gum bread) and 8B (“long” gum bread) represents a repeating longitudinal pattern but of variable length
  • Figure 9 which consists of Figures 9A, 9B and 9C, shows different forms of prisms usable according to the invention.
  • FIG. 10 represents (section of the prism) a mode of “regrooving” of the prism according to a nonlimiting variant of the invention
  • FIG. 11 represents (top view of the prism) a mode of "regrooving" of the prism according to a nonlimiting variant of the invention
  • Figure 12 which consists of Figures 12A, 12B, 12C and 12D, schematically represents the passage of the gum bread on the prism (fig. 12A) and the raw image "straightened” before reconstruction (fig. 12B), as well (fig. 12C) as the image obtained after the exclusion of regrooved areas and (fig. 12D) the image reconstructed by extrapolation.
  • FIG. 13 which is made up of FIGS. 13A, 13B, 13C and 13D, represents an arrangement of the V-shaped sensors (fig. 13A), in “spade head” (fig. 13B), in “spaced” bar (fig. 13C) ) and in any cloud (fig. 13D).
  • FIG. 14 represents a nonlimiting example of a sensor matrix according to the invention covering a “complete longitudinal pattern” of the tire.
  • the angle “alpha” of the prism is 45 ° (angle measured between its upper face (face on which the tire rolls) and the observation face) but this angle is also nonlimiting , provided that one can observe under the conditions specified above.
  • the angle of 45 ° makes it possible, if it is lit from the “opposite” side, to receive all of the lighting except in the areas where the tire is in contact with the upper side of the prism. In this latter area, the tire absorbs most of the light.
  • angles of 45, 50, 70, 85 or 87 ° or even 89 ° can be used under conditions known as “total reflection” defined by the limit angle of Nyquist's law.
  • the image plane constituted by the surface of the prism, the plane of the lens of the camera and the plane of the device for capturing the image (negative, CCD matrix 7) are concurrent at one point.
  • the angle of the prism In the case of use in a hydrodynamic medium, that is to say liquid spilled on the test track, the angle of the prism must be adapted (68 ° or more for a prism made of Altuglas TM material / water between its upper side and the observation side). It is the same between the upper face and the opposite face.
  • the bread is less indented in the micro roughness of the prism and, the negative image will poorly describe part of the gum bread.
  • a particularly effective solution consists, according to the invention, of placing an infrared camera in front of the observation face, in direct or indirect mode.
  • a variant according to the invention consists in using an infrared flash in the opposite part of the prism, so as to observe the contact area as a "cold zone of the prism". This last variant makes it possible to be able to play between the advantages of the two methods.
  • the invention also relates to a method and a device called "regrooving of the prism" in viewing mode by a prism equipped with a camera, photographic camera, etc., as indicated above.
  • the invention relates to a device of the type described above, characterized in that an upper surface of the prism is preferably used, which is preferably perfectly smooth, but which is regrooved (“grid”) so as to reduce the upper surface in contact with the tire and thus increase the local pressure in order to increase the contrast of the image, this regrooving of the surface leaving small individual surfaces not regrooved and therefore preferably always perfectly smooth (polished) which will allow to observe the contact as before, these small areas (order of magnitude of the individual area: from 10 èm ⁇ of mm2 to a few square centimeters) can be dispersed in any point cloud or geometrically arranged so as to constitute for example a matrix, with a rate of notching which can go up to 90% of the surface of the area, even 95% or even more (the limit was depending on the tire, speed, surface of the prism, in particular).
  • grid regrooved
  • a perfectly smooth upper surface is used as before, but it will be regrooved (“grid”) so as to reduce the upper surface in contact with the tire and thus increase the local pressure. in order to increase the contrast of the image (see Figures 10, 11 and 12).
  • grid regrooved
  • the tire indents better on the observation areas.
  • Formula 1 it is impossible to take measurements on a prism at the speeds of Formula 1, because no map is obtained, the tire seeming (or being then deemed) to "float" on the track, this which is naturally inaccurate.
  • the invention particularly in its regrooving variant, provides a solution for the first time.
  • the invention therefore also relates to the contact area mapping method comprising the passage of a vehicle over a “regrooved” prism.
  • These small areas may be dispersed in any point cloud or geometrically arranged so as to constitute, for example, a matrix.
  • the rate of notching thus created may go up to 90% of the surface of the area, or even 95% or even more (the limit being a function of the tire, of the speed, of the surface of the prism, in particular).
  • care will be taken to keep only the parts of the image corresponding to the areas not regrooved.
  • the image will no longer be a continuous, but discrete image.
  • a particularly interesting treatment in particular in the case of a geometric distribution of the non-regrooved areas, will consist in artificially increasing the surface of the non-regrooved areas, until these are contiguous. Regrooving the prism to improve the contrast: see FIG 10, 11. 1 2 below)
  • the contact surface between the prism and the tire is locally substantially divided by nine (square pattern), the contact pressure is therefore increased in a new ratio, the contrast of the shooting of the contact area is very significantly improved.
  • FIG. 11 the hatched areas corresponding to regrooving according to the invention, leaving polished surfaces (white squares) of the object plane remaining.
  • Figures 12 A real gum bread
  • 12B image obtained with regrooving
  • the contact area is considered not to slip on the ground, otherwise it would be advisable to replace V by the speed of the patterns with respect to the wheel center.
  • a contact area consists of a repetition of the basic pattern, but seen according to different azimuths.
  • the contact area will be reconstituted from the measurements carried out on an entire pattern seen by the sensor matrix and corresponding to the azimuth ⁇ to which the entire patterns corresponding to the azimuths ⁇ + k * ⁇ will be added together with ⁇ angle corresponding to a pattern length L seen from the wheel center (L "R therefore ⁇ ⁇ L / R with R crushed radius of the tire) and k positive or negative integer.
  • the azimuth of measurement of the tire (or of the wheel, etc.) and the positioning of the tire or of the wheel, etc., at x, y (Px, Py) during force measurements can be determined by optical measurement at the edge of the runway (a mark being fixed on the wheel or tire, this mark can be added or preexisting as a valve), this measurement can also be carried out using an on-board encoder mounted on the vehicle wheel.
  • the basic pattern is of variable length, but cyclic.
  • the general reconstruction processing is applied to the results from the effort measurements (processed) and the images (processed).
  • the method then consists in applying a conventional reconstruction treatment which can for example be a determination of each point, starting from the edge of the contact area, then progressing step by step until having described the entire area of contact.
  • a conventional reconstruction treatment which can for example be a determination of each point, starting from the edge of the contact area, then progressing step by step until having described the entire area of contact.
  • the method of measuring the contact area provides great discrimination between the contact area and the areas of the ground which do not touch the tire.
  • the device makes it possible to improve at high speed the contrast of the imprint which tends to be erased with conventional technologies ( flash and measurement in the visible field).
  • the reconstruction processing also makes it possible to obtain a spatial resolution and a measurement accuracy which is clearly higher than what is obtained to date.
  • This processing makes it possible to obtain a true mapping according to a given azimuth and not a simple "averaging" of numerous measurements obtained according to random azimuths, this averaging only leading to an extremely approximate indication of the contact area, and not to a "real" mapping.
  • the invention also relates to the measurement and testing devices for the applications indicated here, and others obvious to those skilled in the art, characterized in that they comprise at least one device as described here.
  • the invention relates to all the applications of the methods and devices which have just been described, in particular to the following technical fields :
  • the invention also covers all the embodiments and all the applications which will be directly accessible to those skilled in the art on reading the present application, their own knowledge.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour réaliser une vraie cartographie de toute aire subissant un effort ou un contact (générant un effort) de la part d'un object passant sur ou au-dessus (ou au voisinage, dans le cas d'etudes de tunnels etc...) de ladite aire, notamment d'un objet ou véhicule passant au-dessus d'une, ou roulant sur une telle aire, par: mesure des effets au "sol" éventuellement par contact, visualisation/localisation de l'objet, traitement de l'image. Application aux effets produits (avec ou sans contact selon les cas) par un pneumatique, une bande de roulement, un élément aérodynamique de véhicule quelconque terreste, aérien, maritime, comme un aileron, châssis, etc., de véhicule, une aile d'avion, une pale d'hélicoptère, un train (effet tunnel ou croisement), pied d'un marcheur ou coureur, plongeur, nageur, carène de navire, balle de tennis, balle ou obus, prise d'empreinte digitale, etc..., sur toute aire de mesure au sol ou hors sol.

Description

Dispositif et procédé de cartographie des effets au sol du passage d'un véhicule.
Secteur technique de l'invention :
La présente invention concerne l'étude :
de toute aire « sol » subissant
un effort ou
un contact (générant un effort)
de la part d'un objet passant sur ou au dessus (ou au voisinage, dans le cas d'études de tunnels etc..) de ladite aire, notamment d'un objet ou véhicule passant au dessus ou au voisinage d'une, ou roulant sur une, telle aire,
et plus particulièrement l'étude de l'aire de contact de pneumatiques, bandes de roulement de roues de tout type, et / ou
- de toute aire au « sol » subissant des effets (avec et / ou sans contact) dus au passage d'un « objet ou véhicule » (terrestre, aérien ou marin, etc., y compris maquettes), ou d'au moins une partie de cet « objet ou véhicule » (ci après ensemble et séparément « objet ou véhicule » ou simplement « objet » ou « véhicule », comme le comprendra l'homme de métier)
que l'objet se déplace (avec ou sans contact) sur, au dessus ou au voisinage de l'aire, ou l'inverse (c'est-à-dire déplacement de l'aire par rapport à l'objet, ou éventuellement les deux simultanément l'un par rapport à l'autre), par exemple en soufflerie ou en bassin de carène dans le second cas,
et concerne en particulier mais à titre non limitatif
- le secteur technique des véhicules automobiles et plus spécialement des dispositifs et procédés pour améliorer leur contrôle, et tout particulièrement
le secteur technique de l'étude de tels dispositifs et procédés pour contrôler leurs pneumatiques (ou bandes de roulement, de tous types de roues) et les conditions de contact de ceux-ci sur le sol, par exemple sur la chaussée,
et la présente invention concerne notamment
la mesure précise de l'aire de contact et de la cartographie des efforts générés par un pneumatique (ou toute bande de roulement et analogues) au niveau de cette aire de contact, ainsi que
la cartographie des effets au sols engendrés par le passage d'un véhicule ou objet ou d'une partie de celui-ci passant au dessus de ladite aire, ou à son voisinage.
On tentera dans ce qui suit, aussi souvent que possible, de particulariser les termes et vocables « aires de contact », « aire d'efforts », « effets au sol », « véhicule », « objet », etc.... mais, sauf mention expresse indiquée, l'homme de métier comprendra que ces termes et vocables ce rapportent tous globalement et individuellement à ce qui précède, et saura replacer chaque terme dans son contexte, et au besoin en généraliser le sens en fonction du paragraphe précédent et des exemples fournis.
Par exemple, l'aire d'efforts pourra être horizontale, par exemple une piste d'essai automobile, et / ou bien verticale (paroi d'un tunnel ou mesure des effets latéraux provoqués par le passage d'un véhicule, d'un train, etc..) et / ou inclinée de tout autre angle , et de manière générale de position et de forme quelconques, selon les essais à effectuer, y compris les solutions mixtes (une partie de l'aire au sol et une ou plusieurs, parties •« hors sol », etc.), et / ou unique et/ou fractionnée en plusieurs aires de mesure identiques ou différentes, positionnées dans l'espace selon les besoins des mesures, comme le comprendra aisément l'homme de métier, par exemple une aire intégrée à une piste et une seconde aire sur portique au dessus de la piste, etc...., l'ensemble étant désigné par simplicité par « sol ». De même, « au dessus » comprendra le vocable « au voisinage », ce qui sera également évident à l'homme de métier.
Art antérieur :'
On connaît à ce jour des systèmes de mesure d'empreinte (c'est-à-dire les zones du sol affectées par le contact d'un pneumatique) par des moyens tels que éclairement par une lumière « flash » et mesure dans le domaine du visible.
Les systèmes actuels ne fournissent pas une grande discrimination entre l'aire de contact et les zones du sol qui ne touchent pas le pneumatique. Lors de mesures à grande vitesse, le contraste de l'empreinte est faible, et donc aussi la précision de la mesure.
Il existe des technologies préconisant l'emploi de matrices de capteurs, par exemple de l'ordre de 30 x 30 capteurs, ce qui représente de l'ordre de 3000 voies ; le système est totalement ingérable et, de plus, n'est pas fiable car un certain nombre de capteurs est, statistiquement, défectueux.
On connaît également des systèmes ne représentant pas une « vraie » cartographie de l'aire de contact mais une simple mesure globale. On connaît par exemple une technologie Pirelli™ selon laquelle le véhicule roule sur une membrane en gomme piézoélectrique.
De tels systèmes (on connaît également une technologie TOTAL™, dont une utilisant, une matrice de capteurs pour réaliser une moyenne des mesures, et de plus à l'arrêt ) ne donnent qu'une mesure globale où les efforts selon les axes x, y et z , et notamment x et y, ne peuvent être discriminés. Ils sont par ailleurs très peu précis et ne sont utilisables qu'à très basse vitesse. Par ailleurs, ils font partie des systèmes nécessitant un nombre rédhibitoires de voies pour le transfert des informations ( de l'ordre de 3000 voies).
(Comme on le verra ci-dessous, l'invention mesure au contraire, et précisément, l'effort à l'endroit où il a été généré).
Il existe donc un besoin important et reconnu pour un dispositif et un procédé permettant de réaliser une cartographie vraie et complète des efforts ou effets au sol lors du passage d'un « véhicule ou objet », notamment, mais à titre non limitatif, une mesure précise de l'aire de contact entre un pneumatique et la chaussée, aussi bien à faible qu'à haute vitesse, et le relevé des efforts créés dans ce cas particulier par le pneumatique au niveau de ladite aire de contact, ou une cartographie complète des effets au sol (surface du « sol », fond marin, etc..) du passage d'un « véhicule ou objet », par exemple un châssis, une maquette d'aile d'aéronef, une maquette de carène de navire, etc... Domaine d'application :
L'invention s'applique à tout objet ou véhicule roulant, et notamment à tout véhicule à moteur ou non, roulant, ou passant au dessus ou au voisinage du « sol » comme un châssis de véhicule, ou aérien comme un aéronef, ou marin comme une coque de navire, exerçant un effet sur le sol terrestre ou le fond marin, lors de son passage sur ou au dessus ou au voisinage d'une « aire » donnée, dénommée « aire de contact » lorsqu'il y aura contact effectif, et « aire d'effets » lorsqu'il n'y aura pas contact,' le cas échéant, et notamment, mais à titre non limitatif, ceux équipés de pneumatiques ou de bandes de roulement.
L'invention vise également la cartographie des effets au sol de « véhicules ou objets » de tous types, ou de partie(s) de tels « objets ou véhicules », munis ou non de pneumatiques, ou plus généralement possédant ou ne possédant pas de point de contact avec le sol, au moins au moment et à l'endroit (« aire ») de la mesure, par exemple véhicules sur coussin d'air, à « effet de sol », aéronefs, navires, et analogues, ainsi que, même pour des véhicules munis de pneumatiques ou de bandes de roulement, la cartographie des effets au sol du passage du véhicule non créés par les pneumatiques ou bandes de roulement, ou de manière générale par toute roue, ou même par toute surface générant un effort, y compris même une empreinte de pied ou de chaussure d'un marcheur ou coureur, ou le choc ou le passage d'une balle de tennis, ballon de « football » etc., ou le passage d'un obus ou balle, ou une prise d'empreinte digitale, et par exemple créés par le passage de dessous du châssis ou de toute autre partie du véhicule, ou encore par le passage d'une aile d'aéronef ou d'une coque ou carène de navire, notamment sous forme de maquettes en soufflerie aérodynamique ou respectivement bassin de carène. L'ensemble ce des applications sera automatiquement (et par simplicité) compris dans toutes les descriptions qui vont suivre, sans qu'il soit utile de les répéter, l'homme de métier étant naturellement capable d'adapter tout exemple à une application différente. Par exemple, « aire de contact de pneumatique » ou « de roue » ou « d'objet » ou « de véhicule » et vocables analogues, couvrira l'ensemble de ces applications, ainsi que toutes les applications qui seront accessibles directement à l'homme de métier, au besoin avec une simple adaptation.
De même, ies vocables « mesure d'efforts » et « mesure d'effets au sol » seront interchangeables, sauf cas spécifiques mentionnés ou bien que l'homme de métier saura identifier sans aucune difficulté en fonction du contexte.
Le vocable le plus général, couvrant l'ensemble de ce qui précède, sera « effets au sol » et « cartographie des effets au sols », le vocable « sol » ou « aire au sol » signifiant comme l'homme de métier l'aura compris à la lecture de ce qui précède, toute(s) surface(s) de géométrie(s) et de positionnement(s) quelconque(s) subissant un effet (efforts), avec et / ou sans contact, de la part d'un objet ou véhicule, ou partie d'objet ou de véhicule, passant sur, au dessus, au dessous, ou au voisinage de cette aire, le véhicule ou objet étant mobile par rapport à l'aire, ou l'inverse, ou bien les deux étant mobiles l'un par rapport à l'autre.
Les études d'aire « de contact » en seront un cas particulier, lorsque la mesure porte sur une aire subissant un contact physique avec le véhicule ou l'objet, notamment un pneumatique . Objectif :
L'objectif du dispositif et du procédé selon l'invention consiste à réaliser une vraie cartographie des effets, et notamment des efforts, créés au sol par le passage d'un « véhicule ou objet », ou d'une ou plusieurs parties de ce véhicule ou objet, et notamment à prendre dans un cas particulier non limitatif, (cartographie des efforts d'aire de contact) une empreinte précise de la partie du pneumatique en contact avec le sol (aire de contact) lors du passage de celui-ci, dans toute la gamme utile de vitesses.
II s'agit de manière générale de mettre en œuvre un :
• Procédé de mesure d'effort + procédé de visualisation + traitement de reconstitution de la cartographie des efforts
• Procédé de mesure de pression ( ou autre grandeur) + procédé de visualisation + traitement de reconstitution de la cartographie des pressions (ou des autres grandeurs)
On trouvera sur la Figure 1 ci-après le schéma synoptique du procédé général appliqué à la mesure de cartographie d'aire de contact.
Dans un cas particulier non limitatif, un autre objectif, en relation avec le premier, est de cartographier les efforts subis par l'aire de contact d'un pneumatique. L'objectif du dispositif de mesure d'efforts consiste à établir une mesure puis une cartographie des efforts tridimensionnels générés par l'aire de contact du pneumatique sur le sol lors d'un roulage.
Dans tous les cas, l'invention vise et permet d'atteindre une grande précision de mesure et une excellente résolution, par rapport aux technologies antérieures qui ont pu être préconisées. On aura compris que le vocable « résolution » vise une meilleure localisation de l'effort, tandis que le vocable « précision » vise une meilleure précision de la mesure de cet effort.
Par « vraie cartographie », on entend dans la présente demande une technologie selon laquelle on sépare bien les composantes des efforts selon les trois axes x, y, z, (x et y définissant, dans une application au sol, le plan de la piste par exemple) et on les positionne en lieu et place de leur génération au niveau de l'aire de contact ou plus généralement de « l'aire d'effets ». On mesure donc bien, selon l'invention, l'effort ou l'effet à l'endroit où il est généré, ce qui pose au contraire de gros problèmes ou n'est pas résolu dans les technologies préconisées antérieurement.
Résumé de l'invention :
Le dispositif selon l'invention, ou le procédé correspondant, permet de réaliser une vraie cartographie tridimensionnelle des effets au sol, comme décrit ci dessus, et notamment, dans un mode de réalisation particulier non limitatif, de localiser l'aire de contact du pneumatique et son contour précis par mesure optique au travers d'un prisme ou hublot ou analogue puis (ou dans l'ordre inverse) de cartographier les efforts créés sur le sol par le pneumatique.
Le dispositif selon l'invention permet également d'établir une mesure puis une cartographie des efforts tridimensionnels générés par l'aire de contact du pneumatique sur le sol lors d'un roulage, à l'aide de deux sources principales d'information, qui sont une matrice de capteurs combinée à une prise d'image, et à un traitement final.
Le procédé et le dispositif selon l'invention, pour réaliser une cartographie des effets (dont les efforts, avec ou sans « contact ») tridimensionnels x, y, z générés au sol par le passage d'un ou d'au moins une partie d'un tel « objet ou véhicule », et notamment par au moins un pneumatique ou plus généralement une bande de roulement de ce véhicule, est caractérisé en ce qu'il comprend :
• une matrice de capteurs, de longueur généralement inférieure à l'aire d'effets « au sol » ou de contact au « sol », dans le sens longitudinal, et composée de capteurs d'efforts mono-, di-, et/ou tridimensionnels, de préférence tridimensionnels.
• un moyen de caractérisation de forme et de localisation dans le repère sol, par exemple une prise d'image ou un ensemble de capteurs adaptés à une caractérisation de forme, notamment un ensemble de capteurs de distance, au niveau de la zone ou « aire » où se font sentir les effets ou efforts, permettant la localisation d'une partie déterminée du « véhicule ou objet » par rapport à un repère sol, notamment, à titre non limitatif, au niveau de l'aire de contact d'au moins un pneumatique ou plus généralement d'au moins une bande de roulement, permettant la localisation de la roue par rapport à un repère sol.
• un moyen approprié de traitement ( de type connu à base d'électronique et d'informatique) utilisant ou intégrant ou tenant compte de la relation entre l'effet créé et la forme de l'objet ou véhicule ou partie de celui-ci ayant généré ledit effet.
On comprendra que le « sens longitudinal » désigne l'axe de la piste d'essai ou axe d'avancement du véhicule sur la piste d'essai.
Le dispositif et procédé selon l'invention peut être également appliqué sur un dispositif d'essai dénommé « rouleuse » (il s'agit d'un cylindre en rotation, qui entraîne un pneumatique positionné à son contact (ou l'inverse) . L'homme de métier comprendra que l'invention s'applique mutatis mutandis à cette utilisation, et que le sens longitudinal désigne alors, pour ne prendre que cet exemple, l'axe d'avancement relatif du pneumatique sur la rouleuse). Cette solution (montage sur rouleuse) permet de maîtriser la position du pneumatique par rapport aux différents capteurs d'effort, d'autre part, à l'aide de codeurs positionnés sur l'axe de la rouleuse et le moyeu de la roue sous test, on peut également maîtriser l'azimut du pneu par rapport aux dits capteurs.
Cette maîtrise peut alors permettre de se dispenser d'effectuer la visualisation optique de l'aire de contact.
En outre, elle permet de réaliser le nombre minimum de mesures pour arriver à disposer de toutes les mesures nécessaires à la reconstruction de l'aire de"contact.
Un dessin (Figure 2) correspondant à une telle utilisation est fourni ci- après.
Par « localisation » de la roue (dans le cas particulier considéré), on comprend entre autres, lorsqu'il s'agit d'une mesure portant sur une roue ou un pneumatique, la détermination de l'azimut roue et le positionnement de la roue dans le repère sol en x et y (éventuellement z). On rappelle que l'azimut roue est l'angle formé entre un repère fixé sur la roue et un repère angulaire fixe, par exemple le sol ou une parallèle sol. L'azimut roue donne donc une indication précise de la rotation de la roue. Lorsqu'il ne s'agit pas d'un pneumatique ou d'une roue, par exemple mesure « aéro » ou « hydro » sur une aile d'avion, etc.., la « localisation » consiste à déterminer la position dans le repère sol x, y, z, de l'objet ou véhicule (à noter que, lorsque l'on effectue une mesure sur un pneumatique, on peut aussi « localiser » le pneumatique directement par une mesure de bord de piste ou analogue, comme il sera indiqué ci-dessous, sans passer par la détermination de l'azimut).
A noter aussi que le vocable « caractérisation de forme », souvent accolé au vocable « localisation », désigne la détermination de la forme d'au moins une partie de l'objet ou véhicule, en relation avec la mesure à effectuer. Comme il sera dit ci-dessous, on utilise des moyens de mesure « bord de piste » (3D etc.).
« x » désigne les effets ou efforts dans le sens longitudinal, « y » dans le sens dit latéral ou transversal, et « z » dans le sens vertical (effet de pression).
Selon la définition générale de l'invention, la matrice de capteurs est de forme quelconque et est constituée de capteurs ou de combinaisons de capteurs quelconques, notamment, mais à titre non limitatif, de capteurs de pressiorr et / ou d'effort (éventuellement de différents types et/ou éventuellement en combinaison avec d'autres catégories de capteurs).
Selon un mode de réalisation particulier, il s'agit d'au moins une barrette de capteurs de pression insérée au sol, ou de capteurs placés de manière non symétrique, ou d'un nuage de capteurs et variations analogues qui apparaîtront clairement à l'homme de métier.
On pourra aussi utiliser une matrice composée de plusieurs matrices différentes (en matière de forme, de capteurs, de disposition des capteurs; etc.), de manière directement accessible à l'homme du métier, adaptée à ses besoins particuliers dictés par l'objet et le type de mesure.
Un remplacement des capteurs d'effort par des capteurs de pression permet par exemple, en ambiance hydrodynamique (présence d'un liquide sur la piste dans la zone de mesure), d'établir une cartographie des pressions dans la sculpture du pneumatique, d'en déduire les vitesses d'écoulement de l'eau dans les canaux de la sculpture (application de la formule de Bemoulli P+ρgz+1/2ρv2 = cte)
A titre d'application de ce mode de réalisation particulier, on citera l'obtention, en ambiance aérodynamique (c'est-à-dire, même procédé mis en œuvre dans l'air ou un gaz ou sur une piste sèche), d'une vraie cartographie des effets de sol générés par le passage du « véhicule » sur la zone de mesure. Un tel système « aéro » peut être inséré soit dans le sol soit hors sol (par exemple, et à titre non limitatif, sur un portique portant des capteurs et disposé au dessus de la zone de mesure). Une application réside par exemple dans la mesure de l'effet du passage d'un aileron de voiture de compétition, ou d'une aile d'aéronef, ou de toute autre pièce aérodynamique, avec réalisation d'un « découpement laminaire » (comme en soufflerie, mais avec les avantages décisifs, par rapport à des essais en soufflerie, mentionnés ci- dessous).
Dans tous les cas de figures, les capteurs (sous forme de « barrette », de « nuage » ou autre, peuvent être fixes et l'objet ou véhicule mobile, ou bien l'inverse (véhicule ou objet fixe et capteurs mobiles par rapport à lui notamment dans le « sens longitudinal », par exemple pour étudier l'effet au sol d'une aile d'avion en soufflerie aérodynamique, ou d'une coque de navire en bassin de carène, et analogues).
Dans le cas où le positionnement des capteurs n'est pas longitudinal, on peut avoir accès à des mesures d'efforts ou d'effets au sol d'un véhicule ou objet en virage, ce qui remplacera très avantageusement les mesures actuelles effectuées en soufflerie où l'on effectue des mesures avec un angle de- l'ordre de 10 - 15 ° par rapport au sens longitudinal, pour simuler très partiellement un virage.
L'avantage de l'invention est naturellement que, contrairement au recours à des souffleries, on effectue les mesures sur un véhicule ou objet réel (et non une maquette) et en conditions réelles de déplacement (y compris le contexte ambiant).
Description détaillée de l'invention :
Le procédé selon l'invention comprend deux étapes :
1 mesures
2 reconstitution d'une aire d'effets au sol ou éventuellement de contact. Le procédé d'obtention d'une cartographie d'aire de contact ou plus généralement d'efforts ou d'effets, avec ou sans contact, vise à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py (« positionnement ») et éventuellement Pz de l'aire d'efforts ou d'effets ou de contact les forces Fx, Fy, Fz générées par le contact, l'effet ou l'effort.
La difficulté du problème vient précisément, et cela n'a pas été résolu dans l'art antérieur, à réaliser cette « vraie » cartographie et non pas des mesures moyennes selon des azimuts roue différents, ou des « localisations » différentes, ou des approximations etc....
L'invention concerne :
Un procédé (et le dispositif correspondant) pour réaliser une cartographie
des effets (dont les efforts, avec ou sans « contact ») tridimensionnels Fx, Fy, Fz
générés en chaque point i (xi, yi, zi) d'une « aire » « au sol » , ladite aire pouvant être constituée d'une seule aire ou au contraire de plusieurs aires fragmentaires, et formant une ou plusieurs surfaces établie(s)
au sol, le « sol » pouvant être le fond marin, un bassin de carène, une piste d'essai, une route et analogues, et / ou
au dessus de la zone d'essai, et / ou latéralement par rapport à celle-ci, sous une ou des orientation(s) quelconques,
de forme(s) quelconque(s) adaptées aux mesures concernées,
ci-après « aire » et respectivement « sol » par simplicité,
par le passage d'un ou d'au moins une partie d'un « objet ou véhicule »,
* et notamment, en mode de mesures de « contact », d'au moins un pneumatique d'une roue ou plus généralement d'une bande de roulement de cet « objet ou véhicule »,
* et / ou notamment d' au moins un élément aérodynamique ou hydrodynamique de cet « objet ou véhicule », en mode de mesures « aérodynamique ou hydrodynamique »,
sur, au dessus, au dessous, ou au voisinage de ladite « aire », caractérisé en ce qu'il comprend deux étapes principales:
1 mesures de paramètres d'effets dans l'« aire » « au sol » par
• A Au moins une matrice de capteurs, de longueur et / ou de largeur généralement inférieures à celles de l'aire d'effets au sol (avec ou sans contact), dans le sens longitudinal (c'est-à-dire de passage) ou non, et composée de capteurs d'efforts, identiques ou non, et mono-, di-, et/ou tridimensionnels, de préférence tridimensionnels,
• B éventuellement un moyen de caractérisation de forme et / ou de localisation dans le repère sol (c'est-à-dire par rapport à un repère de la zone d'essai ou en particulier de l'aire), par exemple une prise d'image et / ou un ensemble de capteurs adaptés à une caractérisation de forme et / ou de localisation, notamment un ensemble de capteurs de mesure de distance, au niveau de la zone ou « aire » où se font sentir les effets ou efforts, permettant la localisation d'une partie déterminée du « véhicule ou objet » par rapport à un repère sol,
2_ reconstitution d'une cartographie d'aire des efforts (d'effets au « sol » ou éventuellement de contact au « sol ») par un moyen approprié de traitement utilisant ou intégrant ou tenant compte de la relation entre l'effet créé (1 A) et éventuellement la forme de l'objet ou véhicule ou partie de celui-ci ayant généré ledit effet (1 B).
Selon un mode de réalisation, la matrice de capteurs est constituée de capteurs ou de combinaisons quelconques de capteurs quelconques, notamment de capteurs de pression et / ou d'effort (éventuellement de différents types et/ou éventuellement en combinaison avec d'autres catégories de capteurs). Selon encore un mode de réalisation préféré, la matrice de capteurs est constituée d'au moins une barrette de capteurs de pression et/ou d'efforts, de tels capteurs étant placés de manière non symétrique ou symétrique, et / ou d'au moins un nuage de tels capteurs ou combinaison de tels capteurs, inséré(e)(s) dans I' « aire » (c'est-à-dire au « sol » et / ou sur un ou plusieurs support(s) hors sol comme un portique placé au dessus de la zone d'essai ou un ou plusieurs support(s) latéral(aux) d'orientation(s) quelconque(s), et de forme(s) et de disposition(s) spatiale(s) quelconques).
Selon un mode de réalisation préféré, les capteurs (sous forme de « barrette », de « nuage » ou autre), peuvent être fixes et l'objet ou véhicule mobile, ou bien l'inverse (véhicule ou objet fixe et capteurs mobiles par rapport à lui notamment dans le « sens longitudinal ») ou bien en ce que les capteurs et l'objet ou véhicule sont mobiles de manière quelconque l'un par rapport à l'autre.
Selon un mode de réalisation préféré, les moyens (1 B) de détermination de forme et / ou de localisation de l'objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celuftci, dans le repère « sol », sont choisis parmi au moins une caméra insérée dans le « sol » derrière un ou des hublots et / ou prismes et / ou autres dispositifs transparents, et / ou insérés dans le sol ou hors sol par exemple sur le bord de l'aire, parmi des diodes ou matrices de diodes, et / ou des moyens photogrammétriques et / ou stéréophotogrammétriques, et / ou parmi des capteurs de mesure de distance, de préférence sans contact (capteurs à ultra sons, laser, par triangulation optique, analyse optique de la déformation d'un réseau projeté, projection de franges, capteurs 3D), fonctionnant en visualisation instantanée de la totalité de l'objet, ou en balayage de l'objet.
On décrira ci dessous un mode de mise en œuvre particulier du procédé et du dispositif selon l'invention en conditions dites « aérodynamiques » ou « hydrodynamiques », c'est-à-dire par passage d'un objet ou véhicule au dessus / voisinage d'une « aire » au « sol », dans un milieu tel qu'un fluide comme l'eau, l'air, un gaz, un fluide aqueux ou non aqueux, et analogues, sans contact de l'objet avec l'aire, par simplification
« MODE AERO »
Résumé:
Le dispositif (et le procédé) proposé permet de qualifier l'aérodynamique d'un véhicule ou objet, en roulage ou non, et particulièrement de dissocier l'effet de sol du reste de l'aérodynamique du véhicule.
Il permet eji outre une analyse approfondie de la cartographie des pressions et dépressions et des vitesses d'écoulement d'air sous et aux alentours du véhicule.
Description:
Le dispositif se compose d'une barrette de capteurs de pression insérée dans le sol, placée sensiblement perpendiculairement à l'axe du véhicule.
Les capteurs qui composent la barrette sont espacés d'une distance comprise entré zéro et quelques centièmes de millimètres ou quelques centimètres (ou quelques dizaines de centimètres ou plus, notamment pour les mesures en soufflerie, de l'ordre de 20 à 30 cm) et sont positionnés préférentiellement alignés, en quinconce ou en V, tête bêche, etc.... Ils sont de préférence affleurants par rapport à la partie supérieure de la barrette, mais peuvent être en retrait ou dépasser légèrement en fonction des besoins.
Le dispositif (« barette ») peut également être composé d'un nuage de capteurs, de plusieurs nuages," de plusieurs barrettes,, ou combinaisons de ces formules, éventuellement successivement dans le sens longitudinal, et/ou dans le sens transversal et /ou vertical.
Comme indiqué plus haut, ces combinaisons peuvent être réparties spatialement en fonction des essais à mener. Lors du passage du véhicule ou objet, il est effectué une acquisition sur l'ensemble des capteurs de la barrette (le mot « barrette » étant pris dans la présente demande dans son sens large énoncé ci-dessus).
Cette acquisition peut commencer quelques mètres avant le passage du véhicule, et peut se terminer quelques mètres ou dizaines de mètres après le passage du véhicule.
Les acquisitions ainsi effectuées permettent d'établir une cartographie des pressions et dépressions mesurées au sol lors du passage du véhicule, s'il s'agit de capteurs de pression, ou d'autres paramètres en fonction delà nature des capteurs. On pourra aussi combiner différents types de capteurs, comme une barrette de capteurs de pression et une barrette de capteurs de distance, ces derniers permettant par exemple de mesurer la hauteur d'un châssis de véhicule, et combinaisons analogues.
Si les capteurs ne sont pas alignés perpendiculairement par rapport à l'axe de la piste ou sensiblement par rapport à l'axe d'avancement du véhicule, il peut être effectué un recalage temporel afin d'aligner « virtuellement" les acquisitions.
A partir de la mesure de la vitesse et de l'accélération du véhicule et du plan du véhicule vu du dessous, il est déduit à chaque instant de l'acquisition, la position des aires de contact des pneumatiques du véhicule, ceci permet d'exclure des mesures et de la cartographie les surfaces correspondant aux aires de contact des pneumatiques
Ces mesures sont avantageusement complétées par des mesures d'efforts longitudinaux, transversaux et verticaux effectués sur chacune des roues à partir de pavés de mesures insérés dans le sol.
Ces dernières mesures sont effectuées dans les mêmes conditions que les précédentes et permettent de déduire par soustraction des efforts de dépression mesurés au sol, et des charges statiques du véhicule les éléments essentiels des efforts aérodynamiques générés par la partie supérieure du véhicule (Efforts globaux mesurés sur les roues = effet de sol + charges statiques, + inertie en dynamique + charge aérodynamique des parties médianes et supérieures du véhicule).
Il en est déduit :
• la cartographie de l'effet de sol du véhicule, l'efficacité globale de l'effet de sol, sa répartition, la position du barycentre de la dépression par rapport au véhicule,
• les caractéristiques du front d'onde en amont du véhicule dont en particulier l'intensité,
• les vitesses d'écoulement d'air entre le véhicule et le sol,
• les caractéristiques de la traînée aérodynamique en aval du véhicule dont en particulier l'intensité,
• les effets aérodynamiques globaux, leur efficacité globale, leur répartition par roue, la position de leur barycentre par rapport au véhicule,
« les effets aérodynamiques générés par la partie supérieure du véhicule, l'efficacité globale de ces effets aérodynamiques, leur répartition par roue, la position de leur barycentre par rapport au véhicule.
Dans un même ordre d'idée, si l'on remplace les capteurs de pression par des capteurs de distance, tels que précisés plus haut, il est possible de mesurer des géométries de châssis, carrosserie, fond plat ou tout autre élément rattaché au véhicule.
On pourra naturellement combiner les deux moyens de mesures.
De même les dispositifs précédemment cités peuvent être utilisés hors sol afin de mesurer des cartographies de pression (et / ou des géométries dans l'espace, afin de corréler éventuellement les deux mesures) d'un objet lors de son passage. Dans ce dernier cas notamment, la barrette de capteurs ou le nuage de capteur peuvent être tridimensionnels.
Dans une variante majeure améliorant sensiblement l'interprétation des résultats de mesure, le procédé de mesure des pressions sera complété par un second procédé de mesure :
Ce second procédé de mesure pourra prendre deux formes (la combinaison des deux formes étant également possible).
Suivant la première forme, le procédé sera constitué d'un moyen de visualisation, de 'l'objet générant la pression ou la dépression (aussi dénommées ici plus généralement « effets » comme précisé ci-dessus). Dans ce but et dans la configuration où le moyen est inséré dans le « sol », des caméras seront insérées dans la piste ou autre « sol », ou sous un ou des hublots transparents. Les caméras permettront soit d'effectuer une visualisation instantanée de la totalité de l'objet, soit d'effectuer un balayage de l'objet, celui-ci avançant dans le champ des caméras (on pourra ici utiliser des caméras linéaires ou des caméras matricielles). Ce procédé global permet de disposer de la cartographie de l'effet créé au sol superposé à la forme bidimensionnelle de l'objet générant cet effet.
Suivant la seconde forme, le procédé sera constitué de capteurs de mesure de distance de préférence sans contact (capteurs à ultra sons, laser, par triangulation optique, analyse optique de la déformation d'un réseau projeté). Comme précédemment, les capteurs permettront soit d'effectuer une mesure bi ou tridimensionnelle instantanée de la totalité de l'objet, soit d'effectuer un balayage de l'objet, celui-ci avançant dans le champ des capteurs. Ce procédé global permet de disposer de la cartographie de l'effet créé au sol superposé à la forme tridimenssionnelle de l'objet générant cet effet.
Cette variante majeure permet de disposer de l'effet aérodynamique généré ainsi que de la forme de l'objet qui peut être par exemple un aileron ou un soubassement de véhicule de compétition. On peut également déduire à l'aide de ce dispositif complet les déformations de l'objet engendrées par les effets aérodynamiques.
Ce type de dispositif peut également être mis à profit dans les domaines aéronautique et naval (en particulier lors des essais en soufflerie ou bassin où le nuage de capteurs doit être déplacé par rapport à la maquette, celle-ci n'avançant pas)
AVANTAGES de l'invention en mode « AERO » :
A ce jour, il n'existe pas de moyen d'effectuer de vraie cartographie des effets au « sol », aérodynamique ou hydrodynamique.
Le dispositif de l'invention ne nécessite qu'un nombre réduit de capteurs, et est donc fiable et de faible coût de maintenance.
Il permet de relier l'effet mesuré au sol aux caractéristiques de l'objet (on relie ainsi la forme et l'effet de la forme au sol) comme par exemple forme et effet associé d'un soubassement de véhicule, d'un aileron de véhicule de compétition du type Formule 1 , et analogues.
II permet de plus de mesurer la déformation de l'objet créée par l'effet au sol lui même, c'est-à-dire la déformation de l'objet « induite » par son propre passage. H suffit dans ce cas de comparer la cartographie obtenue selon l'invention avec une forme de référence, soit forme de l'objet au repos, soit forme théorique ou modélisée.
L'invention permet des mesures dont la qualité est au moins égale aux mesures effectuées en soufflerie, avec les avantages décisifs de ne pas être dépendants de la proximité d'une soufflerie, de ne pas être tributaire de maquettes ni de la préparation des essais, de pouvoir être répétés de nombreuses fois sans contraintes, et de prendre en compte les conditions réelles de déplacement d'un objet réel, sur une aire de mesure réelle, et l'environnement réel (dans une soufflerie, le flux est trop « propre » c'est-à-dire que l'écoulement est trop laminaire ; au contraire, l'invention permet d'intégrer les effets des inévitables turbulences et aléas du milieu dans lequel se déplace l'objet, et vrai « sol » défilant).
On peut également combiner plusieurs paramètres, par exemple cartographie au sol avec déplacement dans le sens longitudinal tout en soumettant la zone d'essai à un vent « de travers » ou de face ou de dos (essais impossibles ou non réalistes en soufflerie, et en tous cas impossibles à interpréter), et conditions analogues, ce qui permet de mesurer l'effet d'un tel vent de travers, de face, de dos, oblique, ..., sur un véhicule, un avion (simulation des phases d'atterrissage ou de décollage) etc...
Description détaillée du mode « aéro »
Selon ce mode, l'invention concerne un procédé (et un dispositf correspondant) tels que décrits ci dessus, caractérisé en ce que on opère en ambiance aérodynamique ou hydrodynamique ( mise en œuvre du procédé dans l'air ou un gaz ou un autre fluide comme un liquide tel que l'eau) et on réalise une vraie cartographie des effets générés au « sol » par le passage du « véhicule » sur ou au voisinage de la zone ou « aire » de mesure.
On comprendra que, dans toute la demande, la description du « procédé » donne aussi la description du « dispositif » correspondant, sans qu'il soit nécessaire de dupliquer toutes les descriptions. ?
Selon un mode de réalisation préféré, l'invention concerne dans ce mode « aéro » un procédé caractérisé en ce que on opère en milieu hydrodynamique, notamment dans l'eau, les moyens de mesure 1 A étant placés au fond marin, ou sur le fond ou le pourtour d'un bassin de carène, bassin, piscine et analogues.
Selon ce même mode, l'invention concerne encore un procédé caractérisé en ce que on opère en milieu aérodynamique ou hydrodynamique, notamment dans l'eau, les moyens de mesure 1 A étant insérés dans une piste ou un portique, un tunnel, un sol défilant de soufflerie et analogues. Selon encore un mode de réalisation préféré, l'invention concerne un procédé d'obtention d'une cartographie d' « aire » d'efforts ou d'effets générés au « sol » par le passage d'un « objet ou véhicule » ou d'au moins une partie de celui-ci, sans contact, visant à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py, Pz (« positionnement ») de l'aire d'efforts ou d'effets ou de contact, les forces Fx, Fy, Fz générées précisément en ce point par l'effet ou l'effort, caractérisé en ce que :
au niveau d'une aire d'effets ou d'efforts, composée de points de coordonnées (Pxi, Pyi) ,
- on dispose d'une matrice de k moyens de mesure des efforts
(Fxi, Fyi, Fzi) générés en chaque point î par le passage sur ou au voisinage de cette aire d'un objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, sans contact, notamment une matrice de k capteurs d'efforts, de préférence tridimensionnels,
Mesures 1
on effectue des mesures (1A) par lesdits moyens ci (par un passage -du véhicule ou objet sur lesdits et / ou au voisinage desdits moyens ci ) permettant d'accéder aux grandeurs
(Fxi, Fyi et Fzi) (t) (mesurées directement par lesdits moyens)
on effectue d'une part des mesures d'efforts (mesures 1 A) à l'aide d'une matrice de k capteurs d'effort ci de préférence tridimensionnelle ;
* les mesures d'effort sont effectuées pendant tout le passage du véhicule ou objet sur ou au voisinage de ladite matrice, soit pendant une durée d'au moins
(L+l) / V
avec : L : Longueur de l'aire d'effets au sol
I : Longueur de la matrice de capteurs
v : Vitesse d'avancement du véhicule ou objet
* chaque capteur ci avec (i < k) délivre donc à l'instant d'acquisition t l'ensemble des données suivantes :
F xi (t), F yi (t), F zi (t)
correspondant respectivement aux efforts mesurés à l'instant t par le capteur cf" suivant l'axe longitudinal du repère de référence (généralement le repère sol ou piste), l'axe transversal et l'axe vertical.
* on obtient alors une base de données de triplets de mesures d'efforts de k colonnes et au moins (L+l) * F / v lignes avec F fréquence d'acquisition
(les colonnes correspondant aux différents capteurs, les lignes correspondant aux différents instants t d'acquisition) ;
* on effectue d'autre part (mesure 2 B)
à l'aide d'au moins un moyen ML de localisation de type prise d'image, ou bord de piste ou d'un moyen de localisation embarqué sur le véhicule (ou d'une combinaison de ces moyens) une localisation spatiale en x, y, z de l'aire d'effets et /ou (en fonction du moyen ML) de l'objet ou véhicule à un instant f qui est l'instant de ladite localisation, t' étant (éventuellement) différent de t en raison du décalage spatial (éventuel) entre le capteur ci et le moyen ML de localisation
on en déduit alors ses coordonnées (dans le repère de référence) qu'on appellera Px (f) Py (f) Pz (f)
- comme on connaît Px (f), Py (f) et Pz (f) à l'instant V et qu'on connaît l'équation du mouvement ou la vitesse d'avancement de l'objet ou véhicule, sensiblement sa direction, ou sa direction (angle / axe longitudinal) précise, selon les moyens ML utilisés, et le positionnement de chaque capteur ci de la matrice d'effort dans le repère de référence ainsi que le positionnement du moyen de localisation ML dans ce même repère; on est capable de déterminer
Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t) correspondant à chacun des triplets d'efforts
F xi (t), F yi (t), F zi (t)
mesurés par le capteur ci à l'instant t ;
on constitue alors une base de données de sextuplets de mesures d'efforts, de k colonnes et (L+l)/v lignes :
( Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t), Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t) )
ies colonnes correspondant aux différents capteurs, et les lignes correspondant aux différents instants t d'acquisition ;
Reconstitution 2 de l'aire d'effets au « sol »
on veut une vraie cartographie des efforts ou effets F correspondant à chaque point x, y, z de l'aire d'effets au « sol »
- on extrait donc de la base de données précédentes tous les sextuplets correspondant à ce point c'est-à-dire tels que
χ> y> z (j) (t) = x, y, z avec (j < k)
on positionne alors chaque triplet d'effort
Fxi (t), Fyi(t), Fzi (t)
au point de coordonnées Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t) de l'aire , et
on constitue ainsi la cartographie des efforts générés au niveau de l'aire d'effets au « sol » en chaque point x, y, z de l'aire. L'invention concerne encore un procédé du type décrit caractérisé en ce que on effectue de plus une mesure d'efforts par contact au « sol » et on déduit, par soustraction des efforts mesurés au sol, et des charges statiques du véhicule ou objet, les éléments essentiels des efforts aérodynamiques ou hydrodynamiques générés.
On décrira maintenant ci dessous le procédé particulier du type général ci-dessus (et donc, selon la convention établie, le dispositif correspondant), correspondant à une mesure d'efforts générés sur une « aire » au « sol » par un contact, comme par exemple le contact d'une roue ou d'un pneumatique ou d'une bande de roulement sur une piste, ou une empreinte digitale sur un bloc d'enregistrement de l'empreinte, ou le coc d'une balle de tennis sur une aire de mesure au sol, et autres applications déjà indiquées, soit par simplification :
« MODE CONTACT »
L'invention concerne, selon ce mode particulier, un procédé , du type général décrit ci-dessus, d'obtention d'une cartographie d' « aire » de contact générés au « sol » par le passage d'un « objet ou véhicule » ou d'au moins une partie de celui-ci, avec contact, visant à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py, Pz (« positionnement ») de l'aire de contact, les forces Fx, Fy, Fz générées précisément en ce point par le contact, caractérisé en ce que :
au. niveau d'une aire de contact ou d'effets ou d'efforts, composée de points de coordonnées (Pxi, Pyi, Pzi) ,
on dispose d'une matrice de k moyens de mesure des efforts de contact (Fxi, Fyi, Fzi) générés en chaque point i par le passage sur cette aire de contact d'un pneumatique ou de toute bande de roulement d'un objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, notamment une matrice de k capteurs d'efforts, de préférence tridimensionnels,
Mesures 1
- on effectue des mesures (1A) par lesdits moyens ci (par N passages successifs du véhicule ou objet sur lesdits moyens ci ) permettant d'accéder aux grandeurs (Fxi, Fyi et Fzi) (t) (mesurées directement par lesdits moyens) au passage n (avec n < N)
on effectue d'une part des mesures d'efforts (mesures 1 A) à l'aide d'une matrice de k capteurs d'effort ci de préférence tridimensionnelle ;
* les mesures d'effort sont effectuées pendant tout le contact entre la matrice et l'aire de contact du pneumatique , soit pendant une durée d'au moins
(L+l) / v
avec :
L : Longueur de l'aire de contact
I : Longueur de la matrice de capteurs
v : Vitesse d'avancement du pneumatique ou de la roue ou de toute bande de roulement
* chaque capteur ci avec (i < k) délivre donc à l'instant d'acquisition t l'ensemble des données suivantes :
F xi (t), F yi (t), F zi (t)
correspondant respectivement aux efforts mesurés à l'instant t par le capteur ci suivant l'axe longitudinal du repère de référence (généralement le repère sol ou piste), l'axe transversal et l'axe vertical ;
* on obtient alors pour le passage n une base de données de triplets de mesures d'efforts de k colonnes et au moins (L+l) * F/v lignes avec F fréquence d'acquisition
(les colonnes correspondant aux différents capteurs, les lignes correspondant aux différents instants t d'acquisition) * on effectue d'autre part (mesure 2 B)
à l'aide d'au moins un moyen ML de focalisation du type caméra et prisme, ou diodes ou matrice de diodes, ou moyen bord de piste ou moyen de localisation embarqué sur le véhicule (ou d'une combinaison de ces moyens) une localisation spatiale et un repérage azimutal de l'aire de contact et/ou de la roue, pneumatique, bande de roulement, selon le moyen ML employé, à un instant t1 qui est l'instant de ladite localisation, t' étant (éventuellement) différent de t en raison du décalage spatial (éventuel) entre le capteur ci et le moyen ML de localisation
on en déduit alors ses coordonnées (dans le repère de référence) qu'on appellera Px (f) Py (f) et Pz (f)
ainsi que son azimut alpha (V)
comme on connaît Px (t')5 Py (f), Pz (f) et alpha (f) à l'instant t' et qu'on connaît l'équation du mouvement du pneumatique, roue ou bande de roulement, ou la vitesse d'avancement de l'objet ou véhicule, sensiblement sa direction, ou sa direction (angle / axe longitudinal) -précise en fonction du moyen ML employé, et le positionnement de chaque capteur ci de la matrice d'effort dans le repère de référence ainsi que le positionnement du moyen de localisation ML dans ce même repère; on est capable de déterminer
Pxi (t), Pyi (t) et alpha i (t)
correspondant à chacun des triplets d'efforts
F xi (t), F yi (t), F zi (t)
mesurés par le capteur i à l'instant t ;
Pxi (t) et Pyi (t) étant les coordonnées du triplet d'effort dans la cartographie d'aire de contact correspondant à l'azimut i(t) ; on constitue alors pour chaque passage n une base de données de septuplets de mesures d'efforts, de k colonnes et (L+l)/v lignes :
( Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t), Pxi (t) , Pyi (t) , Pzi (t)
et alpha i (t) ) (n)
les colonnes correspondant aux différents capteurs, et les lignes correspondant aux différents instants t d'acquisition ;
Reconstitution 2 > de l'aire de contact
on veut une vraie cartographie des efforts ou effets F correspondant à un azimut alpha donné , de la roue, du pneumatique ou de la bande de roulement sur l'aire de contact
on extrait donc de la base de données précédentes constituée à partir des N passages tous les septuplets correspondant à cet azimut c'est-à-dire tels que
alpha (j) (t) = alpha avec (j ≤.k)
on positionne alors chaque triplet d'effort
Fx| (t), Fyj (t), Fzj (t)
au point de coordonnées Pxj (t), Pyj (t), Pzj (t), et
- on constitue ainsi la cartographie des efforts tridimensionnels générés au niveau de l'aire de contact suivant un azimut alpha choisi.
L'invention concerne encore un procédé caractérisé en ce que la mesure de l'azimut alpha i s'effectue à chaque passage n :
par une photographie effectuée au travers d'au moins un prisme sur lequel roule la roue ou le pneumatique (ou toute bande de roulement) avant ou après son passage sur l'aire de contact (ou éventuellement pendant) où se trouvent les moyens de mesure, après quoi on déduit alpha i (au niveau de l'aire) de l'azimut alpha p déterminé au niveau du prisme (ou de tout autre moyen de détermination de l'azimut), par une des méthodes suivantes :
si la distance entre la mesure au niveau de l'aire et la mesure au niveau du prisme correspond exactement à un tour de roue, aucune correction n'est nécessaire, l'alpha p mesuré au prisme étant par hypothèse identique à l'alpha i mesuré au niveau de l'aire ;
, si ladite distance ne correspond pas à un tour de roue, on effectue une correction par des moyens géométriques simples et connus, ou par l'analyse des données fournies par un codeur visuel, magnétique, ou analogue, capable de mesurer l'alpha p au niveau du prisme et l'alpha i au niveau de l'aire de mesure, le prisme donnant ainsi l'information Pxi, Pyi, Pzi à chaque passage ;
(éventuellement, si, avec des complications de mise en place des dispositifs de mesure, on parvient à déterminer l'azimut exactement au même endroit , que celui où l'on effectue la mesure, cette correction de alpha p vers alpha i est bien sûr inutile)
ou bien
- par des moyens de mesure en « bord de piste » comme des capteurs 3D, et / ou des moyens embarqués sur le véhicule comme des codeurs optiques , magnétiques et analogues, etc., donnant une référence au niveau de l'aire de mesure, le prisme donnant l'information Pxi, Pyi, Pzi comme ci-dessus.
Comme déjà indiqué, la photographie concerne l'aire de mesure, avec (« efforts ») ou sans (« effets au sol ») contact, et dans ce dernier cas par exemple mesure des effets au sol d'une aile, d'un dessous de carrosserie de véhicule, etc.... on aura par ailleurs compris que « effets au sol » désigne également les effets « hors sol » lorsque, dans la variante décrite ci-dessus, au moins une partie des capteurs est placée sur un portique ou support hors sol analogue.
On peut également réaliser, à titre d'option facultative, une « caractérisation de forme » de l'objet passant sur la zone de mesure, par exemple par balayage optique de l'objet ou encore mesures 3D grâce à des capteurs de distance (de type à ultra-sons, laser, par triangulation optique, bien connus de l'homme de métier).
L'invention -concerne encore un procédé caractérisé en ce que on détermine directement Pxi, Pyi et Pzi par des moyens de mesure de bord de piste, par exemple par projection d'un réseau de franges ou analyse photogrammérique et/ou stéréoscopique.
Si l'on dispose simultanément d'un moyen de bord de piste donnant accès à Px et Py, et éventuellement Pz, et d'un moyen de bord de piste donnant l'azimut au point de mesure, la photographie par le prisme n'est plus nécessaire.
Comme on le verra ci dessous, le prisme donne néanmoins des informations complémentaires précieuses dans de nombreuses applications.
L'invention concerne encore, selon un mode de réalisation particulier, un procédé caractérisé en ce que, en ambiance hydrodynamique (présence d'un liquide sur la piste dans la zone de mesure), on établit une cartographie des pressions dans la sculpture du pneumatique, et on en déduit les vitesses d'écoulement de l'eau dans les canaux de la sculpture (application de la formule de Bemoulli P+pgz+1/2pv2 = cte).
L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, appliqué au cas particulier des pneus lisses ou des pneus sans variation de motif longitudinal (par exemple pneumatiques de Formule 1 rainures longitudinalement), selon lequel on pourra considérer que tous les azimuts sont identiques, caractérisé en ce que toutes les mesures correspondent à l'azimut souhaité pour la cartographie, ce qui permet de disposer plus rapidement de l'ensemble des données nécessaires à l'établissement de cette cartographie, et donc de réduire le nombre des passages jusqu'à un petit nombre typiquement trois et même éventuellement un passage (car les motifs sont identiques).
L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, caractérisé en ce que on dispose de capteurs de résolution transversale suffisante pour s'affranchir de la détermination de l'azimut, et effectuer une mesure des seuls efforts.
L'invention concerne encore- un procédé du type décrit ci dessus, appliqué au cas particulier des pneumatiques à motifs longitudinaux strictement répétitifs caractérisé en ce que on mesure la cartographie des efforts générés par un motif pendant toute sa traversée de l'aire de contact et on effectue un nombre de passages suffisant pour disposer des différents azimuts, on dispose de l'ensemble des informations pour reconstituer une cartographie complète d'aire de contact suivant n'importe quef azimut, et on reconstitue l'aire de contact à partir des mesures effectuées sur un motif entier vu par la matrice de capteurs et correspondant à l'azimut α auquel on accolera les motifs entiers correspondant aux azimuts α + k*β avec β angle correspondant à une longueur de motif L vue du centre roue (L « R donc β ≈ L R avec R rayon écrasé du pneu) et k entier positif ou négatif.
L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, appliqué au cas particulier des pneus à motifs répétitifs, caractérisé en ce que on utilise ladite répétition en considérant que un motif est équivalent au suivant modulo une longueur égale à la longueur de ce motif (ou un temps égal à la longueur du motif divisé par la vitesse d'avancement de la roue ou du pneumatique). L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, appliqué au cas particulier des pneumatiques à motif longitudinal répétitif mais de longueur variable, caractérisé en ce que on considère comme motif, non plus le motif de base, mais l'ensemble des motifs de base constituant un cycle de variation de longueur de ce motif de base, on tient compte du fait que les efforts générés dans l'aire de contact ne varient fortement que dans les bords et arêtes des motifs de la bande de roulement, on acquiert les variations de pas des motifs, ainsi que l'azimut de la mesure (ou bien on dispose de l'image de la surface de l'aire de contact sur_ laquelle a été effectuée la mesure, par exemple par une caméra sous prisme) et on reconstitue totalement l'aire de contact en passant d'un pain "long" à un pain "court", en utilisant pour cela le même contour (ce contour ayant pour largeur la largeur du capteur de la matrice pris dans le sens perpendiculaire à l'avancement du véhicule et pour longueur la longueur du capteur de la matrice prise dans le sens d'avancement du véhicule), et en intégrant le fait qu'au même positionnement spatial Ca = Ce et Cb = Cd
et que
C0 = C1 et C0 = C2
à iso positionnement (c'est-à-dire à positionnement identique).
c'est-à-dire que l'on peut reconstituer une cartographie complète d'aire de contact suivant n'importe quel azimut par repositionnement spatial puis temporel à partir de la connaissance de la développée de la bande de roulement du pneumatique et de la mesure complète d'un motif de base. On décrira maintenant ci-dessous, plus en détail, le traitement de l'image obtenue.
Traitement
L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, caractérisé en ce que le traitement se décompose en trois phases :
1 Nettoyage et redressement de l'image
2 Extraction de l'aire de contact
3 Extraction des coordonnées de l'aire de contact et de l'azimut correspondant
en ce que le redressement se fait à partir d'une calibration effectuée en amont des mesures et qui met en œuvre une mire calibrée qui est appliquée sur la surface supérieure du prisme, les zones de contact de cette mire étant de préférence réalisées dans un matériau souple (par exemple élastomère)
en ce que le ' calibrage est effectué soit en amont des mesures, soit pendant la phase de mesure ou entre les mesures à partir de particularités effectuées sur la face supérieure du prisme (par exemple les rainures utilisées pour accroître la pression de contact ou des croix gravées ou encore des éléments ou inscriptions rapportés)
en ce que l'extraction de l'aire de contact est effectuée en automatique ou en manuel
et en ce que on réalise l'extraction des coordonnées de l'aire de contact par calibration initiale l'aide d'une mire étalon repérée dans le référentiel piste, ce qui permet d'affecter à chaque point de l'image des coordonnées dans ce repère sol ; puis on évalue les coordonnées de l'aire de contact dans le repère sol. L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, caractérisé en ce que on effectue une prise de vue sans objet ou véhicule posé sur le prisme et on effectue les corrections sur cette image puis on les applique automatiquement aux mesures suivantes, en effectuant éventuellement une soustraction de l'image en traitement par l'image initiale réalisée sans objet posé sur le prisme.
L'invention concerne encore un procédé du type décrit ci dessus, caractérisé en ce que on complète les mesures (1A) par des mesures d'efforts longitudinaux, transversaux et verticaux effectués sur chacune des roues à partir de pavés de mesures insérés dans le sol.
Prisme seul
Selon un mode de mise en œuvre particulier, l'invention comprend un procédé tel que décrit ci dessus et caractérisé en ce que on réalise seulement une image de l'aire de contact à laquelle on s'intéresse, au travers d'un prisme opérant en réflexion totale, c'est-à-dire dont l'angle alpha est > = 45°.
On décrira ci-dessous plus en détail le dispositif selon l'invention, étant entendu, comme l'aura compris l'homme de métier, qu'une partie important de la description a déjà été indiquée dans le cadre de la description du procédé, partie qu'il ne sera pas toujours nécessaire de dupliquer.
DISPOSITIF
La présente invention concerne également un dispositif pour réaliser une cartographie
des effets (dont les efforts, avec ou sans « contact ») tridimensionnels Fx, Fy, Fz
générés en chaque point d'une « aire » « au sol » ( c'est-à-dire sur une surface établie soit au sol, le « sol » pouvant être le fond marin, un bassin de carène, une piste, une route et analogues), soit placée au dessus de la zone d'essai, ou latéralement par rapport à celle-ci, sous une ou des orientation (s) quelconques et de forme(s) quelconque(s) adaptées aux mesures concernées, ci-après « aire » et respectivement « sol » par simplicité),
par le passage d'un ou d'au moins une partie d'un « objet ou véhicule »,
* et notamment, en mode de mesures de « contact », d'au moins un pneumatique ou plus généralement d'une bande de roulement de cet « objet ou véhicule »,
* et / ou notamment d' au moins un élément aérodynamique ou hydrodynamique de cet « objet ou véhicule », en mode de mesures « aérodynamique ou hydrodynamique »,
• sur, au dessus, au dessous, ou au voisinage de ladite « aire », caractérisé en ce qu'il comprend • A Au moins une matrice de capteurs, de longueur généralement inférieure à l'aire d'effets au sol ou de contact, dans le sens longitudinal (c'est-à-dire de passage) ou non, et composée de capteurs d'efforts, identiques ou non, et mono-, di-, et/ou tridimensionnels, de préférence tridimensionnels,
• B éventuellement un moyen de caractérisation de forme et de localisation dans le repère sol (c'est-à-dire par rapport à un repère de la zone d'essai ou en particulier de l'aire), par exemple une prjse_ d'image ou un ensemble de capteurs adaptés à une caractérisation de forme, notamment un ensemble de capteurs de mesure de distance, au niveau de la zone ou « aire » où se font sentir les effets ou efforts, permettant la localisation d'une partie déterminée du « véhicule ou objet » par rapport à un repère sol,
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que il comprend un moyen approprié de traitement adapté à la reconstitution d'une cartographie dr'aire des efforts (d'effets au « sol » ou éventuellement de contact au « sol ») utilisant ou intégrant ou tenant compte de la relation entre l'effet créé (1 A) et éventuellement la forme de l'objet ou véhicule ou partie de celui-ci ayant généré ledit effet (1 B).
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que la matrice de capteurs est constituée de capteurs ou de combinaisons quelconques de capteurs quelconques, notamment de capteurs de pression et / ou d'effort (éventuellement de différents types et/ou éventuellement en combinaison avec d'autres catégories de capteurs).
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que la matrice de capteurs est constituée d'au moins une barrette de capteurs de pression et/ou d'efforts, de tels capteurs étant placés de manière non symétrique ou symétrique, et / ou d'au moins un nuage de tels capteurs ou combinaison de tels capteurs, inséré(e)(s) dans I' « aire » (c'est-à-dire au « sol » et / ou sur un support hors sol comme un portique placé au dessus de la zone d'essai ou un support latéral d'orientation quelconque, et de forme(s) et de disposition(s) spatiale(s) quelconques).
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que les capteurs (sous forme de « barrette », de « nuage » ou autre), peuvent être montés fixés alors que l'objet ou véhicule est mobile, ou bien l'inverse (véhicule ou objet fixe et capteurs mobiles par rapport à lui notamment dans le « sens longitudinal ») ou bien en ce que les capteurs et l'objet ou véhicule sont mobiles de manière quelconque l'un par rapport à l'autre.
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que les moyens (1B) de détermination de forme et / ou de localisation de l'objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, dans le repère « sol », sont choisis parmi au moins une caméra insérée dans le « sol » derrière un ou des hublots et / ou prismes et / ou autres dispositifs transparents, et / ou parmi des capteurs de mesure de distance, de préférence sans contact (capteurs à ultra sons, laser, par triangulation optique, analyse optique de la déformation d'un réseau projeté, capteurs 3D, analyse photogrammétrique et/ou stéréoscopique), fonctionnant en visualisation instantanée de la totalité de l'objet, ou en balayage de l'objet et / ou des moyens embarqués sur le véhicule comme des codeurs optiques , magnétiques et analogues. Dispositif particulier en mode AERO
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, pour l'obtention d'une cartographie d' « aire » d'efforts ou d'effets générés au « sol » par le passage d'un « objet ou véhicule »• ou d'au moins une partie de celui-ci, sans contact, visant à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py, Pz (« positionnement ») de l'aire d'efforts ou d'effets ou de contact, les forces Fx, Fy, Fz générées précisément en ce point par le contact, l'effet ou l'effort, caractérisé en ce que :
- au niveau d'une aire de contact ou d'effets ou d'efforts, composée de points de coordonnées (Pxi, Pyi, Pzi) ,
on dispose des moyens de mesure des efforts (Fxi, Fyi, Fzi) générés au point i par le passage sur ou au voisinage de cette aire d'un objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, sans contact,
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif, du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que on dispose de plus de moyens de mesure d'efforts par contact au « sol ».
Dispositif particulier en mode CONTACT
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, pour l'obtention d'une cartographie d' « aire » d'efforts ou d'effets générés au « sol » par le passage d'un « objet ou véhicule » ou d'au moins une partie de celui-ci, avec contact, visant à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py, Pz (« positionnement ») de l'aire de contact, les forces Fx, Fy, Fz générées précisément en ce point par le contact, l'effet ou l'effort, caractérisé e n ce que : au niveau d'une aire de contact ou d'effets ou d'efforts, composée de points de coordonnées Pxi, Pyi, Pzi
on dispose des moyens de mesure des efforts générés par le passage sur cette aire d'un objet ou véhicule, comme une roue, un pneumatique , etc
ainsi que des moyens de mesure de l'azimut alpha i à chaque passage :
par une photographie effectuée au travers d'au moins un prisme sur lequel roule la roue ou le pneumatique (ou toute bande de roulement) avant ou après son passage sur l'aire de contact où se trouvent les moyens de mesure, après quoi on déduit alpha i (au niveau de l'aire) de l'azimut alpha p déterminé au niveau du prisme, par une des méthodes suivantes :
si la distance entre la mesure au niveau de l'aire et la mesure au niveau du prisme correspond exactement à un tour de roue, aucune correction n'est nécessaire, l'alpha p mesuré au prisme étant par hypothèse identique à l'alpha i mesuré au niveau de l'aire ;
si ladite distance ne correspond pas à un tour de roue, on effectue une correction par des moyens géométriques simples et connus, ou par l'analyse des données fournies par un codeur visuel, magnétique, ou analogue, capable de mesurer l'alpha p au niveau du prisme et l'alpha i au niveau de l'aire de mesure, le prisme donnant ainsi l'information Pxi, Pyi, Pzi à chaque passage.
ou bien
- par des moyens de mesure en « bord de piste » comme des capteurs 3D, des codeurs optiques , magnétiques et analogues, embarqués sur le véhicule, donnant une référence au niveau de l'aire de mesure, le prisme donnant l'information Pxi, Pyi, Pzi comme ci-dessus. Description générale du dispositif, en mode aéro et / ou contact
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que on dispose de moyens de mesure de bord de piste, par exemple par projection d'un réseau de franges, aptes à déterminer directement Pxi, Pyi et Pzi
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que le positionnement des capteurs n'est généralement pas longitudinal, et notamment- en - ce que le positionnement est sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'objet ou du véhicule.
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que les capteurs qui composent la ou les barrette(s) sont espacés d'une distance comprise entre quelques centièmes de millimètre et quelques centimètres et sont positionnés préférentiellement alignés, en quinconce ou en V, tête bêche, etc.... , sont de préférence affleurants par rapport à la partie supérieure de la barrette, mais peuvent être en retrait ou dépasser légèrement. '
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un nuage de capteurs, plusieurs nuages, plusieurs barrettes, ou combinaisons de ces formules, éventuellement successivement dans le sens longitudinal, et/ou dans le sens transversal (par rapport à la direction d'avancement de l'objet, ou de mouvement relatif objet/aire).
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il combine différents types de capteurs, comme une barrette ou nuage de capteurs de pression et /ou d'efforts et/ou une barrette ou nuage de capteurs de distance de type laser, à ultra-sons, ou pour triangulation optique, analyse optique de la déformation d'un réseau projeté, projection de franges, analyse 3D, ou toute disposition quelconque de capteurs à condition d'effectuer un nombre suffisant de mesures afin de balayer suivant l'azimut souhaité tous les positionnements permettant de disposer d'au moins une mesure d'effort (tridimensionnelle) pour chaque point (x, y, z;α) de la cartographie, le nuage de capteurs pouvant dans ce cas se résumer éventuellement à un seul capteur, ce dernier cas étant notamment particulièrement envisageable lorsqu'on maîtrise l'azimut α et le positionnement (x, y, z) du capteur par rapport à la sculpture du pneumatique comme lors de l'utilisation sur rouleuse, ou encore tout nuage de capteur permettant de décrire toute la largeur du pneu dans un axe perpendiculaire au sens de roulage (les capteurs du nuage pouvant éventuellement être disjoints), ce nuage de capteurs couvrant éventuellement en un ou plusieurs sous-ensembles un motif de base de la sculpture du pneumatique et, dans le cas où, la matrice se résumerait à une barrette, les capteurs pourraient être positionnés en quinquonce de façon à pouvoir rapprocher transversalement les capteurs (dr) (soit un rapport sensiblement racine de 2) tout en les recalant temporellement d'une durée dt avec dt = dx/v v étant la vitesse d'avancement de la roue suivant l'axe x (axe de roulage) afin d'obtenir une meilleure résolution.
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif - du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il est positionné au moins en partie « hors sol » afin de mesurer des cartographies de pression ou des géométries dans l'espace d'un objet lors de son passage et en ce que, dans ce dernier cas, la barrette de capteurs et / ou le nuage de capteurs peuvent être tridimensionnels.
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de visualisation de l'objet générant l'effet au sol.
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, moyen de visualisation comprend des caméras insérées dans la zone d'essais, notamment la piste, ou sur un portique supérieur ou latéral , sous un ou des prisme(s) et / ou hublot(s) transparents, les caméras réalisant soit une visualisation instantanée de la totalité de l'objet, soit un balayage de l'objet, celui-ci avançant dans le champ des caméras (caméras linéaires ou caméras matricielles ou un appareil photographique classique ou une caméra numérique ou des diodes ou matrices (notamment barettes) de diodes) et en ce que éventuellement le ou les prismes et /ou hublots et la ou les caméra(s) ou diodes ou matrices de diodes sont placés latéralement sur un support d'inclinaison quelconque ou sur un portique placé au dessus de la zone d'essai ou « aire ».
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il est adapté pour déterminer a un instant donné la position x, y du pneumatique (ou de la roue, « objet », « véhicule » etc.) ainsi que son azimut, et éventuellement pour réaliser une image de l'aire de contact à laquelle on s'intéresse.
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de redressement et de correction à partir d'une calibration effectuée en amont des mesures et qui met en œuvre une mire calibrée qui est appliquée sur la surface supérieure . du prisme, les zones de contact de cette mire étant de préférence réalisées dans un matériau souple (par exemple élastomère), et en ce que éventuellement le calibrage sera effectué soit en amont des mesures, soit pendant la phase de mesure ou entre les mesures à partir de particularités effectuées sur la face supérieure du prisme (par exemple les rainures utilisées pour accroître la pression de contact ou des croix gravées ou encore des éléments ou inscriptions rapportés).
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que le pneumatique roule sur une surface de préférence transparente qui peut être par exemple un prisme à 45°, notamment en Plexiglas™, ou tout matériau translucide ou transparent et capable de résister à la charge ou à l'effet créé par le véhicule Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un prisme (ou tout élément transparent, hublot, etc. permettant une observation au delà de l'angle limite de la loi de Nyquist) (ni sin il = n2 sin i2 avec i angles d'incidence et n indice de réfraction) qui est d'une très grande planéité , est inséré dans le « sol » ou dans une rouleuse ou dans tout autre moyen de test, et la caméra d'observation associée audit prisme est disposée de telle manière que l'angle d'observation par rapport à la surface du prisme sur laquelle roule le pneumatique soit suffisamment faible pour être inférieur à l'angle limite.
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que la visualisation est effectuée à l'aide d'au moins un prisme qui présente une forme qui correspond au cas général d'un prisme à 45, 50 °, etc... ou d'autres formes comme un prisme tronqué ou plusieurs prismes à 45, 50° etc.... placés les uns à la suite des autres, afin de réduire l'épaisseur du prisme, et en ce que l'angle alpha du ou des prismes est de 45° (angle mesuré entre sa face supérieure (face sur laquelle roule le pneumatique) et la face d'observation), ou un angle supérieur, notamment des angles de 45, 50, 70, 85 ou 87 ° ou 89° en conditions dites « de réflexion totale » définies par l'angle limite de la loi de Nyquist, en ce que l'on peut utiliser plusieurs formes de prisme en combinaison, pour des analyses complémentaires, si nécessaire, et / ou des prismes placés selon toute disposition spatiale, comme cela sera évident pour l'homme de métier, en ce que la visualisation peut également être effectuée au travers d'un hublot (donc d'angle 0°) (en lieu et place du prisme ou en combinaison avec un prisme) ce procédé étant particulièrement intéressant en ambiance hydrodynamique (présence d'un liquide type eau + fluorescéine sur la piste dans la zone de mesure), selon une observation en visée directe suivant un axe de préférence perpendiculaire au plan du hublot, avec éventuellement présence d'un liquide coloré pour améliorer sensiblement la distinction entre l'aire de contact et les zones n'y appartenant pas, et en ce que la visualisation peut également combiner prisme(s) et hublot(s) pour des analyses complémentaires, si nécessaire, et / ou des hublots et prismes placés selon toute disposition spatiale, et / ou aussi utiliser un « hublot » (angle = 0°) ou un prisme à moins de 45°, c'est-à-dire 40°, 30°, etc... si l'on souhaite réaliser en option complémentaire une « visée directe » permettant de voir l'ensemble du pneumatique. L'invention concerne également le procédé de mesure précise d'aire de contact dans toute la gamme de vitesse, qui consiste à localiser l'aire de contact du pneumatique et son contour précis par mesure optique au travers d'un prisme, au moyen d'une caméra opérant dans le visible ou l'infra rouge ou d'un flash infra rouge, la caméra ou le flash d'observation étant disposé(e) de telle manière que l'angle d'observation par rapport à la surface du prisme sur laquelle roule le pneumatique soit suffisamment faible pour être inférieur à l'angle limite défini par la loi de Nyquist.
Une option selon l'invention consiste à effectuer une caractérisation préalable (par relevé 3D par des capteurs laser de distance, des palpeurs, etc., connus) de la forme de la surface du prisme recreusé, ce qui peut s'avérer utile dans le traitement pour corriger plus finement l'image brute de ses défauts, des distortions et des aberrations apportées par le procédé de mesure, mais également pour effectuer une calibration avant les mesures (photo « à blanc » permettant une telle calibration).
Le système ou dispositif de mesure d'efforts se compose :
" D'une matrice de capteurs de mesure d'efforts (généralement tridimensionnels) insérée dans le sol.
« D'un dispositif de conditionnement et d'acquisition. D'un traitement spécifique (les données issues des capteurs d'effort sont réajustées à l'aide de la matrice de correction préalablement établie lors de l'étalonnage du dispositif) qui sera décrit ci dessous.
Combiné à la mesure d'efforts, et à l'image redressé par le précédent traitement, ce traitement conduit à un traitement « global ».
Description des capteurs
Les capteurs utilisés peuvent être par exemple piézo-électriques ou à jauges.
Exemples de disposition de nuage de capteurs : CF FIG 1 3 ci après
Disposition en V (fig. 13A)
On remarquera dans cet exemple (et dans tous les autres exemples) que les capteurs ne sont pas nécessairement carrés, ou que les carrés ne sont pas obligatoirement identiques.
On peut ainsi combiner des capteurs carrés de surface « importante » (relativement) pour une mesure globale, avec des capteurs de petite surface pour une mesure dans une zone précise de l'aire.
Disposition tête bêche (fig. 13B)
Disposition espacée (fig. 13C)
Disposition en nuage quelconque(fiα. 13D)
Ces diverses configurations sont particulièrement intéressantes afin de disposer de place pour l'imposant câblage. En effet dans le cas d'utilisation de jauges, pour obtenir les meilleures performances, il est judicieux d'utiliser des jauges à 6 fils, et si on choisit d'utiliser par exemple un nuage de capteurs de 100 capteurs tridimensionnels, le câblage en sortie des capteurs atteint alors 1800 fils. Dans une variante, on remarquera que toute disposition quelconque de capteurs pourra convenir, à condition d'effectuer un nombre suffisant de mesure afin de balayer suivant l'azimut souhaité tous les positionnements permettant de disposer d'au moins une mesure d'effort (tridimensionnelle) pour chaque point (x,y;α) de la cartographie.
Le nuage de capteur peut dans ce cas se résumer éventuellement à un seul capteur. Ce dernier cas est notamment particulièrement envisageable lorsqu'on maîtrise l'azimut α et le positionnement (x,y) du capteur par rapport à la sculpture du pneumatique comme lors de l'utilisation sur rouleuse.
Exemple de matrice de capteur couyrant un motif longitudinal complet (cf. figure 14)
Plus généralement, on remarquera que tout nuage de capteur permettant de décrire toute la largeur du pneu dans un axe perpendiculaire au sens de roulage conviendra (les capteurs du nuage pouvant éventuellement être disjoints).
Si le nuage ne décrit pas toute la largeur de l'objet, par exemple du pneumatique, on effectuera plusieurs passages afin de balayer toute la largeur du pneumatique par les capteurs.
Dans une variante préférentielle, ce nuage de capteurs couvrira en un ou plusieurs sous-ensembles un motif de base de la sculpture du pneumatique
Comme nous le verrons ci-dessous, pour établir une cartographie des efforts dans l'aire de contact d'un pneumatique à motif strictement répétitif (figure 7), il suffit de disposer d'une matrice de longueur minimum (suivant l'axe longitudinal du pneu) de la longueur du motif. En outre, et nous le verrons également, ceci est extrapolable aux pneumatiques à motif répétitif mais de longueur variable. Dans le cas où, la matrice se résumerait à une barrette, il serait alors judicieux de positionner les capteurs en quinconce (cf. figure 6) de façon à pouvoir rapprocher transversalement les capteurs (dr) (soit un rapport sensiblement racine de 2) tout en les recalant temporellement d'une durée dt avec dt = dx/v v étant la vitesse d'avancement de la roue suivant l'axe x (axe de roulage). On obtient alors une meilleure résolution.
Il faut, bien sûr, appliquer une rotation sur les mesures effectuées en x et y sur les capteurs pour se resituer dans l'axe de roulage.
On remarquera également qu'avec une matrice de longueur inférieure à la longueur longitudinale du motif de base de la sculpture du pneumatique, si on connaît la position azimutale lors de la mesure soit par mesure de l'azimut roue ou pneu, soit par connaissance de la partie du motif ayant roulé sur la barrette ainsi que du positionnement x, y du pneumatique (ou de la roue, etc.) par rapport à la matrice de capteurs; puis en effectuant des passages successifs jusqu'à avoir positionné des parties de motifs permettant de reconstituer un motif complet alors on dispose de l'ensemble des données pour reconstituer une cartographie complète d'aire de contact suivant n'importe quel azimut.
Traitement appliqué aux mesures d'effort :
Les données issues des capteurs d'effort sont réajustées à l'aide de la matrice de correction préalablement établie lors de l'étalonnage du dispositif.
Les zéros des capteurs particulièrement dans le cas d'utilisation de capteurs à jauge de contrainte sont ajustés en fonction de la calibration effectuée sur site préalablement à la séquence de test. Repérage des mesures et informations complémentaires
On attribue à l'image prise dans la première étape par la caméra un repérage spatial (Px, Py) qui permet de localiser l'image dans le repère sol. Ce repérage spatial est au moins meilleur que (et peut être à la rigueur égal à) la résolution recherchée en x, y et également que la précision recherchée sur l'azimut de la cartographie d'effort.
On attribue également à l'image un azimut a qui permet de connaître l'azimut du pneumatique (ou roue, etc.) correspondant à la prise de vue.
Ce repérage peut dans une variante permettant d'améliorer les performances du dispositif être complété par une mesure de l'angle de dérive (pinçage ou braquage et évolution entre le point de prise d'image et le point de mesure d'effort, ce qui oblige à recaler) de la roue par rapport au repère sol. On peut utiliser des mesures en bord de piste (capteurs optiques), une comparaison avec l'image théorique, ou une comparaison avec les sillons du pneumatique. Cette dernière mesure est alors mise à profit pour recaler en rotation la photographie par rapport à la dérive mesurée sur la roue pendant les mesures d'effort.
Ce recalage peut être également effectué par reconnaissance de forme dans l'image photographique d'une part (détermination de l'azimut), et d'autre part par mesure sur le véhicule (ou objet, etc.) ou mesure en « bord de piste ». dans ce dernier cas, on mesure le positionnement x, y ( Px, Py) et éventuellement l'orientation du pneumatique (ou roue, etc.) en simultanéité avec les mesures d'effort et / ou en simultanéité avec la prise d'image.
La reconnaissance de forme sera basée sur l'identification d'un motif caractéristique du pneumatique, comme d'un « rib » (sillon) ou d'un pain, et dont l'orientation sera connue par rapport au repère sol x, y. on pourra aussi, selon une variante non limitative, utiliser l'orientation des axes principaux de l'aire de contact ou de son contour.
On peut en outre compléter les coordonnées Px et Py par l'orientation angulaire de la photographie par rapport au repère sol.
On mesure préalablement la position de chacun des centres des capteurs dans le repère sol et on attribue ainsi à chaque capteur i des coordonnées xi et yi.
Ces mesures peuvent alors être mises à profit pour recaler finement les mesures d'efforts de chaque capteur par rapport à la photographie et donc au positionnement et à l'azimut du pneumatique (ou de la roue, etc.).
Dans une variante permettant d'améliorer les performances du dispositif ces coordonnées peuvent être complétées par une mesure de l'orientation angulaire de chaque capteur ou de l'ensemble du nuage de capteurs par rapport au repère sol. Cette dernière mesure est alors mise à profit pour recaler en rotation les mesures d'effort dans le repère sol.
On peut également évaluer préalablement l'altitude zi de chaque capteur par rapport au repère sol afin d'apporter une correction sur les mesures Fz du capteur i.
On attribue également à chaque échantillon de mesures d'efforts un repère temporel et la vitesse d'avancement de la roue (ou du véhicule).
On mesure par exemple à l'aide de codeurs embarqués sur le véhicule et montés sur les axes de roues, ou on connaît préalablement la longueur de la développée du tour de roue.
Comme on connaît les coordonnées de la photographie, mais aussi les coordonnées du nuage de capteurs dans le repère sol, ainsi que la vitesse d'avancement de la roue (ou du véhicule), la longueur de la développée du tour de roue ainsi que l'azimut α, on peut alors en déduire l'azimut αi(t) correspondant à chaque échantillon de mesure d'effort.
Dans le but de simplifier la mise en œuvre du procédé de mesure on peut utiliser les astuces suivantes :
Si, par exemple, en instrumentant la roue sous test à l'aide d'un codeur (notamment optique), on déclenche, par exemple à l'aide d'une télémétrie entre le véhicule et l'instrumentation piste ou d'une synchronisation optique, la mesure d'effort au même azimut α modulo le tour de roue qu'un des échantillons de mesure d'efforts, si par reconnaissance de forme (position des motifs par rapport à l'aire de contact) on détermine l'angle correspondant à la photographie ; on peut par recalage spatial et à partir de la vitesse d'avancement de la roue mesurée par ce même codeur affecter un angle α(t) à chacun des échantillons de mesure d'effort de chacun des capteurs.
Ceci permet de s'affranchir (si on connaît la distribution spatiale relative des capteurs en X) de la mesure Px et de la localisation du nuage de capteurs dans le repère sol.
Si on effectue des mesures en ligne droite ou en virage avec une trajectoire maîtrisée (ou si on effectue une des mesures d'efforts en simultanéité avec la prise de vue (image)), ou si la distance entre la prise de vue et la mesure d'effort est faible, on peut utiliser l'approximation qui consiste à dire que les coordonnées de recalage en Y entre l'image et les mesures d'efforts de chaque capteur sont connues. Pour cela, il faut ici aussi connaître la distribution en y des capteurs.
De même, on peut utiliser l'approximation qui consiste à dire que l'évolution de l'angle de dérive de la roue entre la photographie et les mesures d'efforts de chaque capteur sont connues et ainsi apporter comme précédemment la correction appropriée.
IR
Selon un mode de réalisation particulier et important, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce que on place devant la face d'observation une caméra infra rouge, ou flash infrarouge.
Le système ou dispositif en mode « contact » selon l'invention se compose essentiellement :
» D'un prisme ou tout autre élément transparent inséré dans le sol.
" D'une caméra d'observation.
" D'un traitement spécifique ; par exemple, si l'image de départ est un carré, on récupère une image sous forme de trapèze, qu'il convient de redresser en le carré de départ, avant d'éliminer les biais de lumière et défauts ponctuels éventuels comme gouttes d'eau, poussières etc., et enfin avant d'effectuer un « seuillage ».
La figure 3 représente la localisation et l'identification de l'aire de contact. L'objectif de ce moyen est de déterminer à un instant donné la position x, y du pneumatique (ou de la roue etc.) ainsi que son azimut.
Ainsi, par connaissance, mesure ou maîtrise de l'évolution de l'azimut et du positionnement du pneumatique par rapport aux mesures d'efforts, on sera capable d'affecter aux mesures d'efforts un positionnement du pneumatique (rotation, recalage).
Un autre objectif est de disposer d'une image de l'aire de contact à laquelle on s'intéresse, même si l'on n'utilise que l'étape de prise d'image (photographie). En compétition, on peut ainsi voir si, et de quelle manière, le pneumatique est « posé au sol » (visualisation, mesure et caractérisation de la surface de contact et de sa forme, qui peut aller d'un rectangle à un trapèze, un « diabolo », voire un simple trait en conditions extrêmes).
Le traitement se décompose en trois phases :
1 Nettoyage et redressement de l'image
2 Extraction de l'aire de contact
3 Extraction des coordonnées de l'aire de contact et de l'azimut correspondant
1 Nettoyage et redressement de l'image
On commencera de préférence par le redressement.
Redressement
L'image reçue par le dispositif de prise de vue est déformée par effet de perspective, puisque l'observation est effectuée suivant un axe qui n'est pas perpendiculaire au plan objet. D'autre part, les irrégularités ou inhomogénéités du prisme ainsi que les défauts et erreurs liés au matériel et aux conditions de prise de vue entraînent des distorsions globales mais aussi localisées qu'il convient de corriger.
Le redressement se fera à partir d'une calibration effectuée en amont des mesures et qui met en œuvre une mire calibrée qui est appliquée sur la surface supérieure du prisme. Les zones de contact de cette mire sont de préférence réalisées dans un matériau souple (par exemple élastomère).
Dans une variante intéressante, le calibrage sera effectué soit en amont des mesures, soit pendant la phase de mesure ou entre les mesures à partir de particularités effectuées sur la face supérieure du prisme (par exemple les rainures utilisées pour accroître la pression de contact ou des croix gravées ou encore des éléments ou inscriptions rapportés). Les modes de réalisation de ces étapes ne seront pas inutilement détaillées ici, car elles sont, une fois le principe et la séquence définis, connus de l'homme de métier, comme par exemple tout spécialiste travaillant dans le domaine des traitements de signal.
Nettoyage
L'image obtenue comporte généralement diverses "pollutions" et bruits liées à des saletés, éclairages parasites, etc...
Le nettoyage consistera à supprimer les basses fréquences spatiales par des procédés de «filtrages et à redresser les biais de contraste.
Les pollutions localisées pourront également être détectées par l'opérateur qui apportera alors la correction qu'il jugera nécessaire.
Une technique complémentaire et particulièrement intéressante consiste à effectuer une prise de vue sans objet posé sur le prisme et à effectuer les corrections sur cette image puis à les appliquer automatiquement aux mesures suivantes. On pourra également effectuer une soustraction de l'image en traitement par l'image initiale réalisée sans objet posé sur le prisme. .
2 Extraction de l'aire de contact
L'extraction de l'aire de contact pourra être effectuée en automatique à partir du traitement décrit ci-après ou par sélection manuelle de l'opérateur ou par combinaison des deux.
Le traitement sera basé sur la différence de niveau de gris entre l'aire de contact et le reste de l'image (on pourra utiliser un seuil global, ou un seuil évolutif de type plan, parabole ou équivalent), mais on pourra également utiliser l'évolution locale du contraste (on utilisera par exemple la transformée de Fourrier en deux dimensions de l'image pour détecter de telles transitions). 3 Extraction des coordonnées de l'aire de contact et de l'azimut correspondant
Coordonnées de l'aire de contact
Initialement, par calibration à l'aide d'une mire étalon repérée dans le référentiel piste, on est capable d'affecter à chaque point de l'image des coordonnées dans ce repère sol.
Les coordonnées de l'aire de contact dans le repère sol seront évaluées préférentiellement de deux manières dont le choix dépend du type de sculpture djα. pneumatique.
Barycentre de l'aire de contact
Les coordonnées de l'aire de contact correspondront aux coordonnées du barycentre des points constitutifs de l'aire de contact.
Dans une variante on pourra utiliser le barycentre des points constitutifs de l'aire de contact et pondérés de leur niveau de gris.
Barycentre du contour
Dans cette deuxième solution, il sera décrit un contour (enveloppe mathématique de l'aire de contact) et les coordonnées de l'aire de contact seront les coordonnées du barycentre de la surface intérieure décrite par ce contour. Une variante possible consiste à déterminer plusieurs contours significatifs (par exemple contours de pains) et à calculer le barycentre de ces contours.
Extraction de l'azimut
On partira d'une aire de contact de référence qui pourra être constituée par exemple d'un premier passage du pneumatique ou d'une développée de l'aire de contact du pneumatique.
Cette aire de contact de référence avec la position spécifique de ses pains de gomme constituera alors la position azimut de référence à laquelle on pourra par exemple affecter la valeur 0. Lors des passages, et par reconnaissance de forme, on détectera la position du ou des motifs de l'aire de contact et par comparaison par rapport à la référence, on en déduira l'azimut de l'image mesurée.
On pourra également par exemple à partir du motif de base de l'aire de contact déterminer par un procédé équivalent à celui décrit ci-dessus l'orientation de l'aire de contact par rapport au repère piste ou à l'image initiale et mettre à profit cette information lors de la reconstitution de l'aire de contact par rotation des mesures d'effort correspondantes.
CAMERA
La caméra utilisée peut être un appareil photographique classique ou une caméra numérique.
La résolution de la photographie de l'aire de contact est de préférence au moins égale à la moitié de la résolution recherchée en x et en y sur la cartographie d'aire de contact.
Cette photographie est effectuée en nuance de gris ou éventuellement en couleur (notamment en cas d'utilisation sur la zone de mesure de liquides colorés avec par exemple de la fluorescéine, afin détudier le viscoplanage et l'aquaplanage ; on rappelle que le viscoplanage est la situation où le pneumatique est encore en contact avec le sol mais commence à flotter sur un film d'eau, et que l'aquaplanage est la situation où le film d'eau isole totalement la bande de roulement du sol). Le pneumatique roule sur une surface de préférence transparente qui peut être par exemple un prisme à 45°.
PRISME
Le prisme (ou tout élément transparent permettant une observation au delà de l'angle limite de la loi de Nyquist) (ni sin il = n2 sin i2 avec i angles d'incidence et n indice de réfraction), c'est-à-dire dans des conditions de réflexion totale, est d'une très grande planéité , est inséré dans le sol ou dans la rouleuse ou dans tout autre moyen de test, et la caméra d'observation est disposée de telle manière que l'angle d'observation par rapport à la surface du prisme sur laquelle roule le pneumatique soit suffisamment faible pour être inférieur à l'angle limite.
Ainsi, suivant cet angle d'observation, rien n'est transmis par la partie supérieure du prisme hormis ce qui a été émis par la face opposée du prisme ou par la partie du pneumatique en contact avec la face supérieure.
On a représenté sur la figure 9 différentes formes acceptables de prismes, présentant un angle conforme à l'invention, ces formes n'étant pas limitatives.
Différentes formes de prismes :
La figure 9 représente des exemples non limitatifs de formes de prisme particulièrement intéressantes. La première forme (figure 9A) correspond au cas général d'un prisme à 45 , 50 °, etc., les deux autres formes proposées (figures 9B et 9C) sont des formes de prisme tronqué et de plusieurs prismes à 45, 50° etc.... placés les uns à la suite des autres, permettent de?réduire l'épaisseur du prisme, ce qui facilite la réalisation dudit prisme ainsi que son intégration dans le sol.
On pourra utiliser plusieurs formes de prisme en combinaison, pour des analyses complémentaires, si nécessaire, et / ou des prismes placés selon toute disposition spatiale, comme cela sera évident pour l'homme de métier.
HUBLOT :
La visualisation peut également être effectuée au travers d'un hublot (en lieu et place du prisme) ce procédé étant particulièrement intéressant en ambiance hydrodynamique (présence d'un liquide type eau + fluorescéine sur la piste dans la zone de mesure). On effectuera ici une observation en visée directe suivant un axe de préférence perpendiculaire au plan du hublot. La présence d'un liquide coloré peut en outre améliorer sensiblement la distinction entre l'aire de contact et les zones n'y appartenant pas.
On pourra également combiner prisme et hublot pour des analyses complémentaires, si nécessaire, et / ou des hublots et prismes placés selon toute disposition spatiale, comme cela sera évident pour l'homme de métier.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, et en se référant au dessin annexé sur lequel :
la figure 1 représente le schéma synoptique du procédé général selon l'invention, appliqué à la mesure de cartographie d'une aire de contact
la figure 2 représente schématiquement une mise en œuvre d'une variante non limitative de l'invention pour la détermination d'une aire de contact sur une « rouleuse »
la ' figure 3 représente schématiquement la mise en oeuvre de l'invention pour la détermination d'une aire de contact avec un système à prisme et caméra
- la figure 4 représente schématiquement la mise en oeuvre de l'invention pour la détermination d'une aire de contact à basse vitesse
la figure 5 représente schématiquement la mise en œuvre de l'invention pour la détermination d'une aire de contact à haute vitesse
la figure 6 représente un mode non limitatif de positionnement en quinconce » des capteurs de mesure d'efforts
la figure 7 représente un pneumatique à motifs strictement répétitifs, notamment de type poids lourd la figure 8 , qui se compose de la figure 8A (pain de gomme « court ») et 8B (pain de gomme « long ») représente un motif longitudinal répétitif mais de longueur variable
la figure 9, qui se compose des figures 9A, 9B et 9C, représente différentes formes de prismes utilisables selon l'invention.
la figure 10 représente (coupe du prisme) un mode de « recreusage » du prisme selon une variante non limitative de l'invention
la figure 11 représente (vue de dessus du prisme) un mode de « recreusage » du prisme selon une variante non limitative de l'invention
la figure 12, qui se compose des figures 12A, 12B, 12C et 12D, représente schématiquement le passage du pain de gomme sur le prisme (fig. 12A) et l'image brute « redressées » avant reconstruction (fig. 12B), ainsi (fig. 12C) que l'image obtenue après l'exclusion des zones recreusées et (fig. 12D) l'image reconstruite par extrapolation.
la figure 13, qui se compose des figures 13A, 13B, 13C et 13D, représente une disposition des capteurs en V (fig. 13A), en « tête bêche » (fig. 13B), en barrette « espacée » (fig. 13C) et en nuage quelconque (fig. 13D).
la figure 14 représente un exemple non limitatif de matrice de capteur selon l'invention couvrant un « motif longitudinal complet » du pneumatique.
Sur les figures annexées, les références ont les mêmes significations, qui sont les suivantes :
1 prisme
2 chaussée de roulement face supérieure du prisme
face opposée de prisme
face d'observation du prisme
angle face supérieure / face d'observation
plan moyen de la surface du prisme
surface réelle (en coupe) de la surface du prisme
représentation de la demi longueur d'onde utilisée
pain de gomme de la bande de roulement
zone non visible
rouleuse (« volant »)
capteurs d'efforts
pneumatique soumis au test
codeurs
caméra
zones de « recreusage »
surface polies (plan objet)
capteurs (de tous types selon les applications)
pain de gomme « court » de la bande de roulement
pain de gomme « long » de la bande de roulement Dans l'exemple représenté sur la figure 3, le prisn e est en plexiglas, mais on pourra utiliser tout matériau translucide ou transparent et capable de résister à la charge du véhicule.
Dans le même exemple de la figure 3, l'angle « alpha » du prisme est de 45° (angle mesuré entre sa face supérieure (face sur laquelle roule le pneumatique) et la face d'observation) mais cet angle est également non limitatif , à condition que l'on puisse observer dans les conditions précisées ci-dessus.
L'angle de 45° permet, si on éclaire par la face « opposée », de recevoir la totalité de l'éclairage hormis dans les zones où le pneumatique est en contact avec la face supérieure du prisme. Dans cette dernière zone, le pneumatique absorbe l'essentiel de la lumière.
On pourra notamment utiliser des angles de 45, 50, 70, 85 ou 87 ° ou même 89° en conditions dites « de réflexion totale » définies par l'angle limite de la loi de Nyquist.
On peut aussi utiliser un « hublot » (angle = 0°) et /ou un prisme à 40°, 30°, etc... (ou des combinaisons diverses comme suggéré ci-dessus), si l'on souhaite réaliser en option complémentaire une « visée directe » permettant de voir l'ensemble du pneumatique. Si le hublot ou le prisme à 30, 40°, etc... sont disposés de telle façon, avant ou après le prisme utilisé dans les conditions de « Nyquist », employé selon l'invention, que le décalage de la mesure entre les deux procédés (c'est-à-dire mesure optique (prise d'image) et mesure d'efforts) corresponde à exactement un tour de la roue, une correction n'est pas nécessaire puisque les deux mesures correspondent à la même partie du pneumatique. S'il existe par contre un décalage azimutal, et si l'on a la connaissance (par des moyens annexes connus tels que des codeurs etc.) du décalage azimutal entre les deux points de mesure, on effectue alors un nombre suffisant de mesures successives jusqu'à ce que l'on obtienne la concordance entre les deux procédés de mesure (par exemple, si l'image est prise à un azimut de 12° et la mesure d'efforts est effectuée à un azimut de 48°, on effectuera autant de passages que nécessaires jusqu'à ce que la mesure d'efforts soit également prise à l'azimut 12° (ou inversement)).
On obtient donc suivant ce procédé un " négatif " de l'aire de contact. Les chemins optiques des différents points de l'image (loi de Schempflug, qui stipule que pour obtenir une image non déformée, il faut des chemins optiques équivalents) imposent de redresser l'image déformée en trapèze.
En outre, pour disposer d'une image d'une parfaite netteté, il faut de préférence que le plan image constitué par la surface du prisme, le plan de la lentille de la caméra et le plan du dispositif de captation de l'image (négatif, matrice CCD...) soient concourants en un point.
Cependant, dans le cas de dispositifs de captation de très faible dimension, ceci n'est pas nécessaire.
Dans le cas d'une utilisation en milieu hydrodynamique, c'est-à-dire liquide répandu sur la piste d'essai, l'angle du prisme doit être adapté (68 ° ou plus pour un prisme en matériau Altuglas™ / eau entre sa face supérieure et la face d'observation). Il en est de même entre la face supérieure et la face opposée.
Ces dispositifs permettent d'isoler toute partie du pneumatique positionnée à une distance la séparant de la surface du prisme inférieure ou égale à 1 / 2 de la longueur d'onde utilisée.
Ceci est très discriminant, mais lors de roulages à haute vitesse, le prisme n'étant pas parfaitement plan, le pneumatique roule sur les points du haut du prisme (notamment par effet de rigidification des gommes avec la fréquence) et certaines parties des pains de gomme pourtant en contact avec le prisme ne sont plus identifiées comme telles. A haute vitesse, par exemple pneumatique « sl/ck » (lisse) à 80 km/h , la majeure partie de l'aire de contact disparaît et seules subsistent les zones où la pression localisée est très élevée (généralement les bords de pain et les arêtes de la sculpture).
Sur un pneu lisse ou peu sculpté, l'image peut totalement disparaître. Ce phénomène est particulièrement gênant sur les pneumatiques de compétition.
Basse vitesse :
(cf. figure 4) Dans ce schéma, l'image en négatif décrira bien l'ensemble du pain de gomme.
Haute vitesse :
(cf. figure 5)
A haute vitesse, le pain s'indente moins dans les micro rugosités du prisme et, l'image en négatif décrira mal une partie du pain de gomme.
Pour remédier à cette difficulté, il faudrait naturellement disposer d'une surface de prisme encore plus lisse, mais les possibilités techniques et le coût de telles réalisations ne sont pas réalistes, non plus que les coûts d'entretien de la planéité du prisme (on emploie une machine à polir, en sachant qu'un seul freinage sur le prisme nécessite une opération de polissage).
Selon une variante importante de l'invention, une solution particulièrement efficace consiste selon l'invention à placer devant la face d'observation une caméra infra rouge, en mode direct ou indirect.
Lorsque le pneumatique roule sur le prisme, seuls les rayonnements émis par une source positionnée à moins d'une demi-longueur d'onde de la surface réelle du prisme vont pouvoir être observés par la caméra. Si on utilise une caméra infra rouge (sans éclairage infra rouge par la face opposée du prisme), comme l'aire de contact du pneumatique s'échauffe en roulage pour atteindre une température différente de (généralement supérieure à) celle du sol, nous obtiendrons une image de l'aire de contact. Mais le rayonnement thermique du pain de gomme va également échauffer (ou refroidir si l'aire est très chaude) la surface du prisme en contact ou très proche du pneumatique. Ceci permet d'observer l'ensemble de la surface de l'aire de contact et de résoudre Je phénomène d'atténuation puis de disparition de l'image à haute vitesse, qui était itès pénalisant dans l'art antérieur (« effacement de l'empreinte » évoqué plus haut).
Une variante selon l'invention consiste à utiliser un flash infra rouge dans la partie opposée du prisme, de façon à observer l'aire de contact comme une "zone froide du prisme". Cette dernière variante permet de pouvoir jouer entre les avantages des deux procédés.
Enfin l'observation à l'aide d'une caméra infra rouge fournit de nombreuses informations sur le fonctionnement du pneumatique et en particulier de l'aire de contact permettant d'effectuer des analyses d'échauffement, d'usure et d'efforts.
L'invention concerne également un procédé et un dispositif dit de « recreusage du prisme » en mode de visualisation par un prisme doté d'une caméra, appreil photographique, etc.... comme indiqué plus haut.
Il s'agit d'une variante particulièrement importante de l'invention.
Recreusage
Selon un mode de réalisation particulier, l'invention concerne un dispositif du type décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'on utilise une surface supérieure du prisme de préférence parfaitement lisse, mais qu'on recreusera (« quadrillage ») de façon à réduire la surface supérieure en contact avec le pneumatique et ainsi augmenter la pression locale afin d'accroître le contraste de l'image, ce recreusage de la surface laissant de petites surfaces individuelles non recreusées et donc de préférence toujours parfaitement lisses (polies) qui permettront d'observer le contact comme précédemment, ces petites surfaces (ordre de grandeur de la surface individuelle : du 10èmθ de mm2 à quelques centimètres carrés) pouvant être dispersées en nuage de points quelconque ou disposées géométriquement de façon à constituer par exemple une matrice, avec un taux d'entaillement qui pourra aller jusqu'à 90 % de la surface de l'aire, voire 95 % ou même plus (la limite étant fonction du pneumatique, de la vitesse, de la surface du prisme, notamment).
Dans une autre variante extrêmement importante de l'invention, on utilise donc une surface supérieure parfaitement lisse comme précédemment, mais qu'on recreusera (« quadrillage ») de façon à réduire la surface supérieure en contact avec le pneumatique et ainsi augmenter la pression locale afin d'accroître le contraste de l'image, (cf. figures 10, 11 et 12). A haute vitesse, le pneumatique s'indente alors mieux sur les zones d'observation. Actuellement, en Formule 1 par exemple, il est impossible d'effectuer des mesures sur prisme aux vitesses de la Formule 1 , car on n'obtient aucune cartographie, le pneumatique semblant (ou étant alors réputé) « flotter » sur la piste, ce qui est naturellement inexact. L'invention, dans sa variante « recreusage » notamment, apporte pour la première fois une solution.
L'invention concerne donc également le procédé de cartographie d'aire de contact comprenant le passage d'un véhicule sur un prisme « recreusé ».
Ce recreusage de la surface laissera des petites surfaces individuelles non recreusées et donc toujours parfaitement lisses (polies) qui permettront d'observer le contact comme précédemment.
Ces petites surfaces (ordre de grandeur de la surface individuelle : du 10èmθ de mm2 à quelques centimètres carrés) pourront être dispersées en nuage de points quelconque ou disposées géométriquement de façon à constituer par exemple une matrice.
Le taux d'entaillement ainsi créé pourra aller jusqu'à 90 % de la surface de l'aire, voire 95 % ou même plus (la limite étant fonction du pneumatique, de la vitesse, de la surface du prisme, notamment).
Lors du traitement on prendra soin de ne conserver que les parties de l'image correspondant aux zones non recreusées.
L'image ne sera plus alors une image continue, mais discrète. Un traitement particulièrement intéressant, notamment dans le cas d'une distribution géométrique des surfaces non recreusées, consistera à augmenter artificiellement la surface des zones non recreusées, jusqu'à ce que celles-ci soient jointives. Recreusage du prisme pour améliorer le contraste : cf FIG 10, 11. 1 2 ci après)
Coupe du prisme (Figure 10)
Dans cet exemple, la surface de contact entre le prisme et le pneumatique est localement sensiblement divisée par neuf (motif carré), la pression de contact est donc augmentée dans un rapport neuf, le contraste de la prise de vue de l'aire de contact en est très sensiblement amélioré.
On prendra soin de recreuser suffisamment le prisme pour que le pneumatique ne vienne pas s'appuyer de façon significative dans la zone de recreusage.
On veillera également à effectuer un recreusage qui respecte le chemin optique des rayons issus du plan objet.
Vue de dessus du prisme
II s'agit de la figure 11 , les zones hachurées correspondant au recreusage selon l'invention, laissant subsister des surfaces polies (carrés blancs) du plan objet.
Image brute redressée avant reconstruction
Il s'agit des figures 12 A (pain de gomme réel) et 12B (image obtenue avec recreusage).
Image après exclusion des zones recreusées
Il s'agit de la figure 12 C
On remarquera le niveau de contraste très prononcé.
Image reconstruite par extrapolation II s'agit de la figure 12 D. On remarquera l'excellente corrélation avec le pain de gomme « réel » de départ.
Reconstitution de l'aire de contact
Nous distinguerons deux cas :
• Les pneumatiques à motif longitudinal répétitifs (dans lesquels nous inclurons les pneus sans motif longitudinal), ou pneumatiques « lisses » (compétition)
» Les pneumatiques à motif longitudinal répétitifs mais de longueur variable.
Cas des pneus lisses ou à motif longitudinal constant
Dans le cas particulier des pneus lisses ou des pneus sans variation de motif (par exemple pneumatiques de Formule 1 rainures longitudinalement), on pourra considérer que tous les azimuts sont identiques. Ainsi toutes les mesures correspondent à l'azimut souhaité pour la cartographie, et ceci permet de disposer plus rapidement de l'ensemble des données nécessaires à l'établissement de cette cartographie, et donc de réduire le nombre des passages (car les motifs sont identiques).
Pneumatiques à motif longitudinal strictement répétitifs
Sur un pneumatique à motif strictement répétitif, comme par exemple en poids lourd : (figure 7)
L Longueur longitudinale du motif répété
V sens d'avancement de la roue On peut noter que, les trois motifs PO, P1 , P2 étant strictement identiques, les efforts générés par le motif P1 à l'instant t sont identiques à ceux générés par le motif PO à l'instant f+DT et à ceux générés par le motif P2 à l'instant f-DT avec DT≈ L/V
L'aire de contact est considérée ne glissant pas sur le sol, sinon il conviendrait de remplacer V par la vitesse des motifs par rapport au centre roue.
Ainsi, si on mesure la cartographie des efforts générés par un motif pendant toute sa traversée de l'aire de contact et qu'on effectue un nombre déliassages suffisant pour disposer des différents azimuts (à la résolution spatiale correspondant à v/f avec f fréquence d'acquisition), on dispose de l'ensemble des informations pour reconstituer une cartographie complète d'aire de contact suivant n'importe quel azimut (à la résolution spatiale correspondant à v/f avec f fréquence d'acquisition). En effet, une aire de contact est constituée d'une répétition du motif de base, mais vue suivant des azimuts différents.
Ainsi on reconstituera l'aire de contact à partir des mesures effectuées sur un motif entier vu par la matrice de capteurs et correspondant à l'azimut α auquel on accolera les motifs entiers correspondant aux azimuts α + k*β avec β angle correspondant à une longueur de motif L vue du centre roue (L « R donc β ≈ L/R avec R rayon écrasé du pneu) et k entier positif ou négatif.
Si le nuage de capteurs utilisé ne décrit pas la totalité d'un motif, il suffira alors d'effectuer un nombre de passages plus important pour statistiquement arriver à un résultat identique.
On remarquera ici que l'azimut de mesure du pneumatique (ou de la roue, etc..) et le positionnement du pneumatique ou de la roue, etc., en x, y (Px, Py) lors des mesures d'efforts peuvent être déterminés par mesure optique bord de piste (un repère étant fixé sur la roue ou le pneu, ce repère pouvant être rapporté ou préexistant comme une valve), cette mesure pouvant également être effectuée à l'aide d'un codeur embarqué monté sur la roue du véhicule.
Pneumatiques à motif longitudinal répétitif mais de longueur variable
Figure 8
Remarque préliminaire :
Dans le cas des pneumatiques tourisme on remarquera que le motif de base est à-longueur variable, mais cyclique. Ainsi on pourra utiliser l'approche décrite dans ce chapitre ou l'approche décrite dans le chapitre précédent (motifs répétitifs) en considérant comme motif, non plus le motif de base, mais l'ensemble des motifs de base constituant un cycle de variation de longueur de ce motif de base.
Si on tient compte du fait que les efforts générés dans l'aire de contact ne sont liés au motif de la bande de roulement que dans les bords et arêtes desdits motifs, alors en connaissant les variations de pas des motifs, ainsi que l'azimut de la mesure ou en disposant de l'image de la surface de l'aire de contact sur laquelle a été effectuée la mesure, on peut alors reconstituer totalement l'aire de contact.
Il suffit en effet pour extrapoler d'un pain "long" à un pain "court" d'utiliser le même contour (ce contour ayant pour largeur la largeur du capteur de la matrice pris dans le sens perpendiculaire à l'avancement du véhicule et pour longueur la longueur du capteur d la matrice prise dans le sens d'avancement du véhicule), et de noter qu'au même positionnement spatial Ca = Ce et Cb = Cd
et que CO = C1 et CO = C2 à iso positionnement (c'est-à-dire à positionnement identique). En conclusion, par repositionnement spatial puis temporel à partir de la connaissance de la développée de la bande de roulement du pneumatique, on peut reconstituer une cartographie complète d'aire de contact suivant n'importe quel azimut.
Traitement général ou « global »
Le traitement général de reconstruction est appliqué sur les résultats issus des mesures d'effort (traités) et les images (traitées).
Nous avons vu qu'à chaque mesure d'effort, nous avons affecté des coordonnées Px, PY, Pz un azimut α et éventuellement un angle correspondant à l'orientation de la mesure d'effort par rapport au repère piste.
Lorsque nous avons effectué suffisamment de passages pour disposer pour l'angle α souhaité d'au moins une mesure (tridimensionnelle) d'effort pour chaque position x, y, z de la cartographie, alors, nous disposons d'un système algébrique composé d'autant d'équations indépendantes que d'inconnues. Nous savons alors que nous disposons d'assez d'informations pour reconstruire la cartographie des efforts (tridimensionnels) suivant l'azimut α avec la résolution requise.
La méthode consiste alors à appliquer un traitement classique de reconstruction qui peut être par exemple une détermination de chaque point, en partant du bord de l'aire de contact, puis en évoluant de proche en proche jusqu'à avoir décrit toute l'aire de contact.
On pourra dans certains cas arrêter les mesures avant d'avoir décrit la totalité des points de l'aire de contact, par exemple si on ne s'intéresse qu'à une partie de l'aire de contact pour laquelle on dispose de l'ensemble des points. Dans le cas où on s'arrêterait alors qu'il manque un petit nombre de points à décrire, on pourra tenter de reconstituer l'aire de contact comme décrit précédemment mais en utilisant des techniques classiques d'interpolation pour décrire les points manquants.
On pourra par exemple utiliser des interpolations linéaires et appliquer l'approche suivante :
m Si le point manquant est à l'intérieur d'un pain de sculpture alors on interpolera la valeur de ce point à partir de ses proches voisins.
m Si le pojnt est en bord de pain, alors on l'interpolera uniquement à partir des points bord de pain voisins.
m Si le point est situé dans une zone de non-contact (extérieure aire de contact, « rib », rainure) alors on lui affectera pour chacune de ses composantes d'effort la valeur 0.
Avantages de l'invention en mode « CONTACT »:
Le procédé de mesure de l'aire de contact fournit une grande discrimination entre l'aire de contact et les zones du sol qui ne touchent pas le pneumatique.
En outre, dans la variante infrarouge, et surtout dans le cas de l'utilisation d'un prisme recreusé, le dispositif permet d'améliorer à haute vitesse le contraste de l'empreinte qui a tendance à s'effacer avec les technologies classiques (flash et mesure dans le domaine du visible).
Le procédé global de mesure d'efforts et de visualisation de l'aire:
permet de réduire le nombre de capteurs de la matrice procurant ainsi un gain économique et un gain sur le taux de fiabilité du dispositif.
- permet de disposer d'une cartographie en un nombre de passage réduit. Le traitement de reconstruction permet de plus d'obtenir une résolution spatiale et une précision de mesure nettement supérieures à ce qui est obtenu à ce jour.
Ce traitement permet d'obtenir une vraie cartographie suivant un azimut donné et non un simple « moyennage » de nombreuses mesures obtenues selon des azimuts aléatoires, ce moyennage ne conduisant qu'à une indication extrêmement approximative de l'aire de contact, et non pas à une « vraie » cartographie.
L'invention concerne encore les dispositifs de mesures et d'essais pour les applications indiquées ici, et d'autres évidentes pour l'homme de métier, caractérisés en ce qu'ils comportent au moins un dispositif tel que décrit ici.
Domaine d'application de l'invention, tous modes:
L'invention concerne toutes les applications des procédés et dispositifs qui viennent d'être décrits, notamment aux domaines techniques suivants : :
Mesures par contact, ou sans contact, (« aérodynamique ») ou « hydrodynamique », c'est-à-dire par contact ou sans contact au travers d'un fluide , d'un gaz ou d'un liquide, sur tous objets et véhicules énoncés ci-dessus, notamment véhicules automobiles, motocycles, vélos, notamment de compétition, camionnettes, remorques, caravanes et poids lourds et remorques poids lourd, véhicules de compétition, motos de compétition, poids lourds de compétition, véhicules de compétition, aéronefs, aile d'avion, pale d'hélicoptère, roue de tout type, pied ou chaussure d'un marcheur ou coureur ou d'un sauteur en longueur ou en hauteur en athlétisme, perche d'un perchiste, nageurs ou plongeurs (barrettes de capteurs en fond de piscine), balle de tennis ou ballon, navire, carènes de navire, voiliers (barrettes de capteurs en fond de bassin et / ou en paroi latérale de bassin et / ou en disposition quelconque selon les besoins de la mesure), ski et skieurs, effet aérodynamique créé par le passage d'un objet rapide comme un train, un aéronef, une balle de tennis, etc.., et inversement effet généré sur l'objet lors de sa pénétration dans une zone confinée comme un tunnel routier, un tunnel ferroviaire, notamment pour les trains rapides « TGV », analyse des effets d'un projectile soit sur la cible soit au long de sa trajectoire, mesure précise d'une empreinte digitale, contact et détection de la présence d'un liquide ou fluide en milieu gazeux, ou d'un gaz en milieu liquide etc.... et analogues.
Cette liste, d'une part n'est pas limitative, et d'autre part ne sera pas répétée : toutes ces applications seront implicitement couvertes par les exemples donnés, comme déjà précisé ci-dessus.
L'invention couvre également tous les modes de réalisation et toutes les applications qui seront directement accessibles à l'homme de métier à la lecture de la présente demande, de ses connaissances propres.

Claims

REVENDICATIONS
1 Procédé pour réaliser une cartographie
des effets (dont les efforts, avec ou sans « contact ») tridimensionnels Fx, Fy, Fz
- générés en chaque point i (xi, yi, zi) d'une « aire » « au sol » ,
par le passage d'un ou d'au moins une partie d'un « objet ou véhicule »,
* et notamment, en mode de mesures de « contact », d'un « objet ou véhicule » et notamment d'au moins un pneumatique,
* et / ou notamment d'au moins un élément aérodynamique ou hydrodynamique de cet « objet ou véhicule », en mode de mesures « aérodynamique ou hydrodynamique »,
caractérisé en ce qu'il comprend deux étapes:
± mesures de paramètres d'effets dans l'« aire » « au sol » par
• A Au moins une matrice de capteurs composée de capteurs d'efforts, identiques ou non, et mono-, di-, et/ou tridimensionnels, de préférence tridimensionnels,
• B éventuellement un moyen de caractérisation de forme et / ou de localisation dans le repère sol (c'est-à-dire par rapport à un repère de la zone d'essai ou en particulier de l'aire), choisi parmi une prise d'image et / ou un ensemble de capteurs adaptés à une caractérisation de forme et / ou de localisation, notamment un ensemble de capteurs de mesure de distance, au niveau de la zone ou « aire » où se font sentir les effets ou efforts, permettant la localisation d'une partie déterminée du « véhicule ou objet » par rapport à un repère sol,
reconstitution d'une cartographie d'aire des efforts (d'effets au « sol » ou éventuellement de contact au « sol ») par un moyen approprié de traitement utilisant ou intégrant ou tenant compte de la relation entre l'effet créé (1 A) et éventuellement la forme de l'objet ou véhicule ou partie de celui-ci ayant généré ledit effet (1 B).
2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la matrice de capteurs est constituée de capteurs ou de combinaisons de capteurs, notamment de capteurs de pression et / ou d'effort.
3 Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la matrice de capteurs est constituée d'au moins une barrette de capteurs de pression et/ou d'efforts, de tels capteurs étant placés de manière non symétrique ou symétrique, et / ou d'au moins un nuage de tels capteurs ou combinaison de tels capteurs, inséré(e)(s) dans I' « aire ».
4 ' Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les capteurs (sous forme de « barrette », de « nuage »), peuvent être fixes et l'objet ou véhicule mobile, ou bien l'inverse (véhicule ou objet fixe et capteurs mobiles par rapport à lui notamment dans le « sens longitudinal ») ou bien en ce que les capteurs et l'objet ou véhicule sont mobiles de manière quelconque l'un par rapport à l'autre. 5 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les moyens (1 B) de détermination de forme et / ou de localisation de l'objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, dans le repère « sol », sont choisis parmi au moins une caméra insérée dans le « sol » derrière un ou des hublots et / ou prismes et / ou autres dispositifs transparents, et / ou insérés dans le sol ou hors sur le bord de l'aire parmi des diodes ou matrices de diodes, et / ou des moyens photogrammétriques et / ou stéréoscopiques, et / ou parmi des capteurs de mesure de distance, avec ou sans contact (capteurs à ultra sons, laser, par triangulation optique, analyse optique de la déformation d'un réseau projeté, projection de franges, capteurs 3D), fonctionnant en visualisation instantanée de la totalité de l'objet, ou en balayage de l'objet.
6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 d'obtention d'une cartographie d' « aire » d'efforts ou d'effets générés au « sol » par le passage d'un « objet ou véhicule » ou d'au moins une partie de celui-ci, sans contact visant à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py, Pz (« positionnement ») de l'aire d'efforts ou d'effets ou de contact, les forces Fx, Fy, Fz générées précisément en ce point par l'effet ou l'effort, caractérisé en ce que :
au niveau d'une aire d'effets ou d'efforts, composée de points de coordonnées (Pxi, Pyi, Pzi) ,
on dispose d'une matrice de k moyens de mesure des efforts
(Fxi, Fyi, Fzi) générés en chaque point i par le passage sur ou au voisinage de cette aire d'un objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, sans contact, notamment une matrice k capteurs d'efforts, de préférence tridimensionnels, Mesures 1
on effectue des mesures (1A) par lesdits moyens ci (par u n passage du véhicule ou objet sur lesdits et / ou au voisinage desdits moyens ci ) permettant d'accéder aux grandeurs
(Fxi, Fyi et Fzi)(t) (mesurées directement par lesdits moyens)
on effectue d'υne part des mesures d'efforts (mesures 1 A) à l'aide d'une matrice de k capteurs d'effort ci de préférence tridimensionnelle ;
* les mesures d'effort sont effectuées pendant tout le passage du véhicule ou objet sur ou au voisinage de ladite matrice, soit pendant une durée d'au moins
(L+I)/v
avec :
L : Longueur de l'aire d'effets au sol
I : Longueur de la matrice de capteurs
v : Vitesse d'avancement du véhicule ou objet
* chaque capteur ci avec (i < k) délivre donc à l'instant d'acquisition t l'ensemble des données suivantes :
F xi (t), F yi (t), F zi (t)
correspondant respectivement aux efforts mesurés à l'instant t par le capteur ci suivant l'axe longitudinal du repère de référence (généralement le repère sol ou piste), l'axe transversal et l'axe vertical. * on obtient alors une base de données de triplets de mesures d'efforts de k colonnes et au moins (L+l) * F/v lignes avec F fréquence d'acquisition
(les colonnes correspondant aux différents capteurs, les. lignes correspondant aux différents instants t d'acquisition) ;
* on effectue d'autre part (mesure 2 B)
à l'aide d'au moins un moyen ML de localisation de type prise d'image, ou bord de piste ou d'un moyen de localisation embarqué sur le véhicule (ou d'une combinaison de ces moyens) une localisation spatiale en x, y, z de l'aire d'effets et /ou (en fonction du moyen ML) de l'objet ou véhicule à un instant t' qui est l'instant de ladite localisation, t' étant (éventuellement) différent de t en raison du décalage spatial (éventuel) entre le capteur ci et le moyen ML de localisation
on en déduit alors ses coordonnées (dans le repère de référence) qu'on appellera Px (f) Py (f) Pz (f)
comme on connaît Px (f), Py (f) et Pz (f) à l'instant f et qu'on connaît l'équation du mouvement ou la vitesse d'avancement de l'objet ou véhicule, sensiblement sa direction, ou sa direction (angle / axe longitudinal) précise, selon les moyens ML utilisés, et le positionnement de chaque capteur ci de la matrice d'effort dans le repère de référence ainsi que le positionnement du moyen de localisation ML dans ce même repère; on est capable de déterminer
Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t) correspondant à chacun des triplets d'efforts
F Xi (t), F yi (t), F zi (t)
mesurés par le capteur ci à l'instant t ;
on constitue alors une base de données de sextuplets de mesures d'efforts, de k colonnes et (L+l)/v lignes :
( Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t), Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t) ) les colonnes correspondant aux différents capteurs, et les lignes correspondant aux différents instants t d'acquisition ;
Reconstitution 2 de l'aire d'effets au « sol »
on veut une vraie cartographie des efforts ou effets F correspondant à chaque point x, y, z de l'aire d'effets au « sol »
on extrait donc de la base de données précédentes tous les sextuplets correspondant à ce point c'est-à-dire tels que
x, Y, z (j) (t) = x, y, z avec (j < k)
- on positionne alors chaque triplet d'effort
Fxi (t), Fyi(t), Fzi (t)
au point de coordonnées Pxi (t), Pyi (t), Pzi (t) de l'aire , et
on constitue ainsi la cartographie des efforts générés au niveau de l'aire d'effets au « sol » en chaque point x, y, z de l'aire.
7 Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que on effectue de plus une mesure d'efforts par contact au « sol » et on déduit, par soustraction des efforts mesurés au sol, et des charges statiques du véhicule ou objet, les éléments essentiels des efforts aérodynamiques ou hydrodynamiques générés.
8 ' Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 d'obtention d'une cartographie d' « aire » de contact générés au « sol » par le passage d'un « objet ou véhicule » ou d'au moins une partie de celui-ci, avec contact, visant à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py, Pz (« positionnement ») de l'aire de contact, les forces Fx, Fy, Fz générées précisément en ce point par le contact, caractérisé en ce que : au niveau d'une aire de contact ou d'effets ou d'efforts, composée de points de coordonnées (Pxi, Pyi, Pzi) ,
on dispose d'une matrice de k moyens de mesure des efforts de contact (Fxi, Fyi, Fzi) générés en chaque point i par le passage sur cette aire de contact d'un pneumatique ou de toute bande de roulement d'un objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, notamment une matrice de k capteurs d'efforts, de préférence tridimensionnels,
Mesures 1
on effectue des mesures (1A) par lesdits moyens ci (par N passages successifs du véhicule ou objet sur lesdits moyens ci ) permettant d'accéder aux grandeurs (Fxi, Fyi et Fzi)(t) (mesurées directement par lesdits moyens)
au passage n (avec n < N)
on effectue d'une part des mesures d'efforts (mesures 1 A) à l'aide d'une matrice de k capteurs d'effort ci de préférence tridimensionnelle ;
les mesures d'effort sont effectuées pendant tout le contact entre la matrice et l'aire de contact du pneumatique , soit pendant une durée d'au moins
(L+l)/v
avec :
L : Longueur de l'aire de contact
I : Longueur de la matrice de capteurs
v : Vitesse d'avancement du pneumatique ou de la roue ou de toute bande de roulement * chaque capteur ci avec (i < k) délivre donc à l'instant d'acquisition t l'ensemble des données suivantes :
F xi (t), F yi (t), F zi (t)
correspondant respectivement aux efforts mesurés à l'instant t par le capteur ci suivant l'axe longitudinal du repère de référencé (généralement le repère sol ou piste), l'axe transversal et l'axe vertical ;
* on obtient alors pour le passage n une base de données de triplets de mesures d'efforts de k colonnes et au moins (L+l) * F/v lignes avec F fréquence d'acquisition
(les colonnes correspondant aux différents capteurs, les lignes correspondant aux différents instants t d'acquisition)
* on effectue d'autre part (mesure 2 B)
à l'aide d'au moins un moyen ML de localisation du type caméra et prisme, ou diodes ou matrice de diodes, ou moyen bord de piste ou moyen de localisation embarqué sur le véhicule (ou d'une combinaison de ces moyens) une localisation spatiale et un repérage azimutal de l'aire de contact et/ou de la roue, pneumatique, bande de roulement, selon le moyen ML employé, à un instant f qui est l'instant de ladite localisation, t' étant (éventuellement) différent de t en raison du décalage spatial (éventuel) entre le capteur ci et le moyen ML de localisation
on en déduit alors ses coordonnées (dans le repère de référence) qu'on appellera Px (f) Py (f) et Pz (f)
ainsi que éventuellement son azimut alpha (f)
- comme on connaît Px (f), Py (f), Pz (f) et alpha (f) à l'instant t' et qu'on connaît l'équation du mouvement du pneumatique, roue ou bande de roulement, ou la vitesse d'avancement de l'objet ou véhicule, sensiblement sa direction, ou sa direction (angle / axe longitudinal) précise en fonction du moyen ML employé, et le positionnement de chaque capteur ci de la matrice d'effort dans le repère de référence ainsi que le positionnement du moyen de localisation ML dans ce même repère; on est capable de déterminer
Pxi (t), Pyi (t) et alpha i (t)
correspondant à chacun des triplets d'efforts
F xi (t), F yi (t), F zi (t)
mesurés par le capteur i à l'instant t ;
Pxi (t) et Pyi (t) étant les coordonnées du triplet d'effort dans la cartographie d'aire de contact correspondant à l'azimut αi(t) ;
- on constitue alors pour chaque passage n une base de données de septuplets de mesures d'efforts, de k colonnes et (L+l)/v lignes :
( Fxi (t), Fyi (t), Fzi (t), Pxi (t) , Pyi (t) , Pzi (t)
et alpha î (t) ) (n)
les colonnes correspondant aux différents capteurs, et les lignes correspondant aux différents instants t d'acquisition ;
Reconstitution 2 de l'aire de contact
- ' on veut une vraie cartographie des efforts ou effets F correspondant à un azimut alpha donné , de la roue, du pneumatique ou de la bande de roulement sur l'aire de contact
on extrait donc de la base de données précédentes constituée à partir des N passages tous les septuplets correspondant à cet azimut c'est-à-dire tels que alpha (j) (t) = alpha
avec (j < k)
on positionne alors chaque triplet d'effort
Fxj (t), Fyj (t), Fzj (t)
au point de coordonnées Pxj (t), Pyj (t), Pzj (t), et
on constitue ainsi la cartographie des efforts tridimensionnels générés au niveau de l'aire de contact suivant un azimut alpha choisi.
9 Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la mesure de l'azimut alpha i s'effectue à chaque passage :
par une photographie effectuée au travers d'au moins un prisme sur lequel roule la roue ou le pneumatique (ou toute bande de roulement) avant ou après son passage sur l'aire de contact où se trouvent les moyens de mesure, après quoi on déduit alpha i (au niveau de l'aire) de l'azimut alpha p déterminé au niveau du prisme, par une des méthodes suivantes :
si la distance entre la mesure au niveau de l'aire et la mesure au niveau du prisme correspond exactement à un tour de roue, aucune correction n'est nécessaire, l'alpha p mesuré au prisme étant par hypothèse identique à l'alpha i mesuré au niveau de l'aire ;
si ladite distance ne correspond pas à un tour de roue, on effectue une correction par des moyens géométriques- simples et connus, ou par l'analyse des données fournies par un codeur visuel, magnétique, ou analogue, capable de mesurer l'alpha p au niveau du prisme et l'alpha i au niveau de l'aire de mesure, le prisme donnant ainsi l'information Pxi, Pyi, Pzi à chaque passage, ou bien
par des moyens de mesure en « bord de piste » comme des capteurs 3D, et / ou des moyens embarqués sur le véhicule comme des codeurs optiques , magnétiques donnant une référence au niveau de l'aire de mesure, le prisme donnant l'information Pxi, Pyi, Pzi comme ci- dessus.
10 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que on détermine directement Pxi, Pyi et Pzi par des moyens de mesure de bord de piste, par projection d'un réseau de franges ou analyse photogrammérique et/ou stéréoscopique.
1 1 Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 caractérisé en ce que, en ambiance hydrodynamique (présence d'un liquide sur la piste dans la zone de mesure), on établit une cartographie des pressions dans la sculpture du pneumatique, et on en déduit les vitesses d'écoulement de l'eau dans les canaux de la sculpture (application de la formule de Bernoulli P+pgz+1/2pv2 = cte).
12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 appliqué au cas particulier des pneus lisses ou des pneus sans variation de^motif longitudinal (par exemple pneumatiques de Formule 1 rainures longitudinalement), selon lequel on pourra considérer que tous les azimuts sont identiques, caractérisé en ce que toutes les mesures correspondent à l'azimut souhaité pour la cartographie, ce qui permet de disposer plus rapidement de l'ensemble des données nécessaires à l'établissement de cette cartographie, et donc de réduire le nombre des passages jusqu'à un petit nombre typiquement trois et même éventuellement un passage (car les motifs sont identiques). 13 Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 appliqué au cas particulier des pneumatiques à motifs longitudinaux strictement répétitifs caractérisé en ce que on mesure la cartographie des efforts générés par un motif pendant toute sa traversée de l'aire de contact et on effectue un nombre de passages suffisant pour disposer des différents azimuts, on dispose de l'ensemble des informations pour reconstituer une cartographie complète d'aire de contact suivant n'importe quel azimut, et on reconstitue l'aire de contact à partir des mesures effectuées sur un motif entier vu par la matrice de capteurs et correspondant à l'azimut α auquel on accolera les motifs entiers correspondant aux azimuts α + k*β avec β angle correspondant à une longueur de motif L vue du centre roue (L « R donc β ≈ LJR avec R rayon écrasé du pneu) et k entier positif ou négatif.
14 Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 appliqué au cas particulier des pneus à motifs répétitifs, caractérisé en ce que on utilise ladite répétition en considérant que un motif est équivalent au suivant modulo une longueur égale à la longueur de ce motif (ou un temps égal à la longueur du motif divisé par la vitesse d'avancement de la roue ou du pneumatique).
15 Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 appliqué au cas particulier des pneumatiques à motif longitudinal répétitif mais de longueur variable, caractérisé en ce que on considère comme motif, non plus le motif de base, mais l'ensemble des motifs de base constituant un cycle de variation de longueur de ce motif de base, on tient compte du fait que les efforts générés dans l'aire de contact ne varient fortement que dans les bords et arêtes des motifs de la bande de roulement, on acquiert les variations de pas des motifs, ainsi que l'azimut de la mesure (ou bien on dispose de l'image de la surface de l'aire de contact sur laquelle a été effectuée la mesure, par exemple par une caméra sous prisme) et on reconstitue totalement l'aire de contact en passant d'un pain "long" à un pain "court", en utilisant pour cela le même contour (ce contour ayant pour largeur la largeur du capteur de la matrice pris dans le sens perpendiculaire à l'avancement du véhicule et pour longueur la longueur du capteur de la matrice prise dans le sens d'avancement du véhicule), et en intégrant le fait qu'au même positionnement spatial Ca = Ce et Cb = Cd
et que
CO = C1 et CO = C2
à iso positionnement (c'est-à-dire à positionnement identique).
c'est-à-dire que l'on peut reconstituer une cartographie complète d'aire de contact suivant n'importe quel azimut par repositionnement spatial puis temporel à partir de la connaissance de la développée de la bande de roulement du pneumatique et de la mesure complète d'un motif de base.
16 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le traitement se décompose en trois phases :
1 Nettoyage et redressement de l'image
2 Extraction de l'aire de contact
3 Extraction des coordonnées de l'aire de contact et de l'azimut correspondant en ce que le redressement se fait à partir d'une calibration effectuée en amont des mesures et qui met en œuvre une mire calibrée qui est appliquée sur la surface supérieure du prisme, les zones de contact de cette mire étant de préférence réalisées dans un matériau souple (par exemple élastomère)
en ce que le calibrage est effectué soit en amont des mesures, soit pendant la phase de mesure ou entre les mesures à partir de particularités effectuées sur la face supérieure du prisme (par exemple les rainures utilisées pour accroître la pression de contact ou des croix gravées ou encore des éléments ou inscriptions rapportés)
en ce que l'extraction de l'aire de contact est effectuée en automatique ou en manuel
et en ce que on réalise l'extraction des coordonnées de l'aire de contact par calibration initiale à l'aide d'une mire étalon repérée dans le réferentiel piste, ce qui permet d'affecter à chaque point de l'image des coordonnées dans ce repère sol ; puis on évalue les coordonnées de l'aire de contact dans le repère sol.
17 Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 16 caractérisé en ce que on effectue une prise de vue sans objet ou véhicule posé sur le prisme et on effectue les corrections sur cette image puis on les applique automatiquement aux mesures suivantes, en effectuant éventuellement une soustraction de l'image en traitement par l'image initiale réalisée sans objet posé sur le prisme.
18 Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 17 caractérisé en ce que on complète les mesures (1A) par des mesures d'efforts longitudinaux, transversaux et verticaux effectués sur chacune des roues à partir de pavés de mesures insérés dans le sol. 19 Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 18 caractérisé en ce que on réalise seulement une image de l'aire de contact à laquelle on s'intéresse, au travers d'un prisme opérant en réflexion totale, c'est-à-dire dont l'angle alpha est > = 45°.
20 Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 23 caractérisé en ce que on fait passer le pneumatique sur un prisme « recreusé » c'est-à-dire sur une surface supérieure du prisme de préférence parfaitement lisse, mais qu'on recreusera (« quadrillage ») de façon à réduire la surface supérieure en contact avec le pneumatique et ainsi augmenter la pression locale afin d'accroître le contraste de l'image, ce recreusage de la surface laissant de petites surfaces individuelles non recreusées et donc toujours parfaitement lisses (polies) qui permettront d'observer le contact comme précédemment, ces petites surfaces (ordre de grandeur de la surface individuelle : du 10ème de mm2 à quelques centimètres carrés) pouvant être dispersées en nuage de points quelconque ou disposées géométriquement de façon à constituer par exemple une matrice, avec un taux d'entaillement qui pourra aller jusqu'à 90 % de la surface de l'aire, voire 95 % ou même plus (la limite étant fonction du pneumatique, de la vitesse, de la surface du prisme, notamment).
21 Dispositif pour réaliser une cartographie
- ' des effets (dont les efforts, avec ou sans « contact ») tridimensionnels Fx, Fy, Fz
générés en chaque point d'une « aire » « au sol »
par le passage d'un ou d'au moins une partie d'un « objet ou véhicule », et notamment, en mode de mesures de « contact », d'au moins un « objet ou véhicule », par exemple un pneumatique,
* et / ou notamment d' au moins un élément aérodynamique ou hydrodynamique de cet « objet ou véhicule », en mode de mesures « aérodynamique ou hydrodynamique »,
• caractérisé en ce qu'il comprend
• A Au moins une matrice de capteurs, de longueur généralement inférieure à l'aire d'effets au sol ou de contact, dans le sens longitudinal (c'est-à-dire de passage) ou non, et composée de capteurs d'efforts, identiques ou non, et mono-, di-, et/ou tridimensionnels, de préférence tridimensionnels,
• B éventuellement un moyen de caractérisation de forme et de localisation dans le repère sol (c'est-à-dire par rapport à un repère de la zone d'essai ou en particulier de l'aire), "choisi parmi une prise d'image ou un ensemble de capteurs adaptés à une caractérisation de forme, notamment un ensemble de capteurs de mesure de distance, au niveau de la zone ou « aire » où se font sentir les effets ou efforts, permettant la localisation d'une partie déterminée du « véhicule ou objet » par rapport à un repère sol.
22 Dispositif selon la revendication 21 caractérisé en ce que il comprend un moyen approprié de traitement adapté à la reconstitution d'une cartographie d'aire des efforts (d'effets au « sol » ou éventuellement de contact au « sol ») utilisant ou intégrant ou tenant compte de la relation entre l'effet créé (1 A) et éventuellement la forme de l'objet ou véhicule ou partie de celui-ci ayant généré ledit effet (1 B). 23 Dispositif selon la revendication 21 ou 22, caractérisé en ce que la matrice de capteurs est constituée de capteurs ou de combinaisons de capteurs, notamment de capteurs de pression et / ou d'effort.
24 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 21 à 23, caractérisé en ce que la matrice de capteurs est constituée d'au moins une barrette de capteurs de pression et ou d'efforts, de tels capteurs étant placés de manière non symétrique ou symétrique, et / ou d'au moins un nuage de tels capteurs ou combinaison de tels capteurs, inséré(e)(s) dans I' « aire ».
25 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 21 à 24, caractérisé en ce que les capteurs (sous forme de « barrette », de « nuage »), peuvent être montés fixes alors que l'objet ou véhicule est mobile, ou bien l'inverse (véhicule ou objet fixe et capteurs mobiles par rapport à lui notamment dans le « sens longitudinal ») ou bien en ce que les capteurs et l'objet ou véhicule sont mobiles de manière quelconque l'un par rapport à l'autre.
26 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 21 à 25 caractérisé en ce que les moyens (1B) de détermination de forme et / ou de localisation de l'objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui- ci,, dans le repère « sol », sont choisis parmi au moins une caméra insérée dans le « sol » derrière un ou des hublots et / ou prismes et / ou autres dispositifs transparents, et / ou parmi des capteurs de mesure de distance, avec ou sans contact (capteurs à ultra sons, laser, par triangulation optique, analyse optique de la déformation d'un réseau projeté, capteurs 3D, analyse photogrammétrique et/ou stéréoscopique), fonctionnant en visualisation instantanée de la totalité de l'objet, ou en balayage de l'objet et / ou des moyens embarqués sur le véhicule comme des codeurs optiques , magnétiques et analogues.
27 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 21 à 26 pour l'obtention d'une cartographie d' « aire » d'efforts ou d'effets générés au « sol » par le passage d'un « objet ou véhicule » ou d'au moins une partie de celui-ci, sans contact, visant à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py, Pz (« positionnement ») de l'aire d'efforts ou d'effets ou de contact, les forces Fx, Fy, Fz générées précisément en ce point par le contact, l'effet ou l'effort, caractérisé en ce que :
au niveau d'une aire de contact ou d'effets ou d'efforts, composée de points de coordonnées (Pxi, Pyi, Pzi) ,
on dispose des moyens de mesure des efforts (Fxi, Fyi, Fzi) générés au point i par le passage sur ou au voisinage de cette aire d'un objet ou véhicule, ou d'au moins une partie de celui-ci, sans contact,
28 Dispositif selon la revendication 27 caractérisé en ce que on dispose de plus de moyens de mesure d'efforts par contact au « sol ».
29 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 21 à 26 pour l'obtention d'une cartographie d' « aire » d'efforts ou d'effets générés au « sol » par le passage d'un « objet ou véhicule », avec contact, visant à affecter à chaque point de coordonnées Px, Py, Pz (« positionnement ») de l'aire de contact, les forces Fx, Fy, Fz générées précisément en ce point par le contact, l'effet ou l'effort, caractérisé e n ce que : au niveau d'une aire de contact ou d'effets ou d'efforts, composée de points de coordonnées Pxi, Pyi, Pzi
on dispose des moyens de mesure des efforts générés par le passage sur cette aire d'un objet ou véhicule, comme une roue, un pneumatique ,
ainsi que des moyens de mesure de l'azimut alpha i à chaque passage :
par une photographie effectuée au travers d'au moins un prisme sur lequel roule la roue ou le pneumatique (ou toute bande de roulement) avant ou après son passage sur l'aire de contact où se trouvent les moyens de mesure, après quoi on déduit alpha i (au niveau de l'aire) de l'azimut alpha p déterminé au niveau du prisme, par une des méthodes suivantes :
si la distance entre la mesure au niveau de l'aire et la mesure au niveau du prisme correspond exactement à un tour de roue, aucune correction n'est nécessaire, l'alpha p mesuré au prisme étant par hypothèse identique à l'alpha i mesuré au niveau de l'aire ;
si ladite distance ne correspond pas à un tour de roue, on effectue une correction par des moyens géométriques simples et connus, ou par l'analyse des données fournies par un codeur visuel, magnétique, ou analogue, capable de mesurer l'alpha p au niveau du prisme et l'alpha i au niveau de l'aire de mesure, le prisme donnant ainsi l'information Pxi, Pyi, Pzi à chaque passage.
ou bien
- par des moyens de mesure en « bord de piste » comme des capteurs 3D, des codeurs optiques , magnétiques et analogues, embarqués sur le véhicule, donnant une référence au niveau de l'aire de mesure, le prisme donnant l'information Pxi, Pyi, Pzi comme ci-dessus. 30 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 21 à 29, caractérisé en ce que on dispose de moyens de mesure de bord de piste, par exemple par projection d'un réseau de franges, aptes à déterminer directement Pxi, Pyi et Pzi .
31 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 21 à 30 caractérisé en ce que le positionnement des capteurs n'est généralement pas longitudinal, et notamment en ce que le positionnement est sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'objet ou du véhicule.
32 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 21 à 31 caractérisé en ce que les capteurs qui composent la ou les barrette(s) sont espacés d'une distance comprise entre quelques centièmes de millimètre et quelques centimètres et sont positionnés préférentiellement alignés, en quinconce ou en V, tête bêche , sont affleurants par rapport à la partie supérieure de la barrette, mais peuvent être en retrait ou dépasser légèrement.
33 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 21 à 32 caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un nuage de capteurs, plusieurs nuages, plusieurs barrettes, ou combinaisons de ces formules.
34 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 25 à 33 caractérisé en ce qu'il est positionné au moins en partie « hors sol » afin de mesurer des cartographies de pression ou des géométries dans l'espace d'un objet lors de son passage et en ce que, dans ce dernier cas, la barrette de capteurs et / ou les capteurs peuvent être tridimensionnels.
35 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 21 à 34 caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de visualisation de l'objet générant l'effet au sol.
36 Dispositif selon la revendication 35 caractérisé en ce que ledit moyen de visualisation comprend des caméras insérées dans la zone d'essais, notamment la piste, ou sur un portique supérieur ou latéral , sous un ou des prisme(s) et / ou hublot(s) transparents, les caméras réalisant soit une visualisation instantanée de la totalité de l'objet, soit un balayage de l'objet, celui-ci avançant dans le champ des caméras (caméras linéaires ou caméras matricielles ou un appareil photographique classique ou une caméra numérique ou des diodes ou matrices (notamment barrettes) de diodes).
37 Dispositif pour réaliser la cartographie d'aire de contact d'un pneumatique, selon l'une quelconque des revendications 21 à 36 caractérisé en ce qu'il combine différents types de capteurs, comme une barrette ou nuage de capteurs de pression et /ou d'efforts et ou une barrette ou nuage de capteurs de distance de type laser, à ultra-sons, ou pour triangulation optique, analyse optique de la déformation d'un réseau projeté, projection de franges, analyse 3D, ou toute disposition quelconque de capteurs à condition d'effectuer un nombre suffisant de mesures afin de balayer suivant l'azimut souhaité tous les positionnements permettant de disposer d'au moins une mesure d'effort (tridimensionnelle) pour chaque point (x, y, z; ) de la cartographie, le nuage de capteurs pouvant dans ce cas se résumer éventuellement à un seul capteur, ce dernier cas étant notamment particulièrement envisageable lorsqu'on maîtrise l'azimut et le positionnement (x, y, z) du capteur par rapport à la sculpture du pneumatique comme lors de l'utilisation sur rouleuse, ou encore tout nuage de capteur permettant de décrire toute la largeur du pneu dans un axe perpendiculaire au sens de roulage (les capteurs du nuage pouvant éventuellement être disjoints), ce nuage de capteurs couvrant éventuellement en un ou plusieurs sous- ensembles un motif de base de la sculpture du pneumatique et, dans le cas où, la matrice se résumerait à une barrette, les capteurs pourraient être positionnés en quinquonce de façon à pouvoir rapprocher transversalement les capteurs (dr) (soit un rapport sensiblement racine de 2) tout en les recalant temporellement d'une durée dt avec dt = dx/v v étant la vitesse d'avancement de la roue suivant l'axe x (axe de roulage) afin d'obtenir une meilleure résolution.
38 Dispositif selon la revendication 37 caractérisé en ce qu'il est adapté pour déterminer à un instant donné la position x, y et éventuellement z du pneumatique (ou de la roue, « objet », « véhicule » etc.) ainsi que son azimut, et éventuellement pour réaliser une image de l'aire de contact à laquelle on s'intéresse.
39 Dispositif selon la revendication 37 ou 38 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de redressement et de correction à partir d'une calibration effectuée en amont des mesures et qui met en œuvre une mire calibrée qui est appliquée sur la surface supérieure du prisme, et on met en œuvre des particularités de la face supérieure du prisme.
40 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 37 à 39 caractérisé en ce que le pneumatique roule sur une surface de préférence transparente qui peut être par exemple un prisme à 45°, notamment en Plexiglas™, ou tout matériau translucide ou transparent et capable de résister à la charge ou à l'effet créé par le véhicule
41 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 37 à 40 caractérisé en ce qu'il comprend au moins un prisme (ou élément transparent, notamment hublot, permettant une observation au delà de l'angle limite de la loi de Nyquist) (ni sin il = n2 sin i2 avec i angles d'incidence et n indice de réfraction) qui est d'une très grande planéité , est inséré dans le « sol » ou dans une rouleuse, et la caméra d'observation associée audit prisme est disposée de telle manière que l'angle d'observation par rapport à la surface du prisme sur laquelle roule le pneumatique soit suffisamment faible pour être inférieur à l'angle limite.
42 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 37 à 41 caractérisé en ce que la visualisation est effectuée à l'aide d'au moins un prisme qui présente une forme qui correspond au cas général d'un prisme à 45, 50 °, etc... ou d'autres formes comme un prisme tronqué ou plusieurs prismes à 45, 50° etc... placés les uns à la suite des autres, afin de réduire l'épaisseur du prisme, et en ce que l'angle alpha du ou des prismes est de 45° (angle mesuré entre sa face supérieure (face sur laquelle roule le pneumatique) et la face d'observation), ou un angle supérieur, notamment des angles de 45, 50, 70, 85 ou 87 ° ou 89° en conditions dites « de réflexion totale » définies par l'angle limite de la loi de Nyquist, en ce que la visualisation peut également être effectuée au travers d'un hublot (donc d'angle 0°) (en lieu et place du prisme ou en combinaison avec un prisme), notamment en ambiance hydrodynamique (présence d'un liquide type eau + fluorescéine sur la piste dans la zone de mesure), selon une observation en visée directe suivant un axe perpendiculaire ou non au plan du hublot, avec éventuellement présence d'un liquide coloré pour améliorer sensiblement la distinction entre l'aire de contact et les zones n'y appartenant pas, et en ce que la visualisation peut également combiner prisme(s) et hublot(s) pour des analyses complémentaires.
43 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 37 à 42 caractérisé en ce que on place devant la face d'observation une caméra infra rouge. 44 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 37 à 43 caractérisé en ce qu'on utilise une surface supérieure du prisme de préférence parfaitement lisse, mais qu'on recreusera (« quadrillage ») de façon à réduire la surface supérieure en contact avec le pneumatique et ainsi augmenter la pression locale afin d'accroître le contraste de l'image, ce recreusage de Ja surface laissant de petites surfaces individuelles non recreusées et donc de préférence toujours parfaitement lisses (polies) qui permettront d'observer le contact comme précédemment, ces petites surfaces (ordre de grandeur de la surface individuelle : du 10ème de mm2 à quelques centimètres carrés) pouvant être dispersées en nuage de points quelconque ou disposées géométriquement de façon à constituer par exemple une matrice, avec un taux d'entaillement qui pourra aller jusqu'à 90 % de la surface de l'aire, voire 95 % ou même plus (la limite étant fonction du pneumatique, de la vitesse, de la surface du prisme, notamment).
45 Application du procédé selon la revendication 1 ou du dispositif selon la revendication 21 aux mesures de cartographie d'aire, par contact, ou sans contact (« aérodynamique » ou
« hydrodynamique »), c'est-à-dire par contact ou bien sans contact au travers d'un fluide , d'un gaz ou d'un liquide, sur un « objet ou véhicule ».
46 Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 37 à 43 à la mesure d'aire de contact d'un pneumatique .
47 Application selon la revendication 46 sur un dispositif d'essai de pneumatique dénommé « rouleuse ». 48 Application selon la revendication 45 aux :
véhicules automobiles, motocycles, vélos, notamment de compétition, camionnettes, remorques, caravanes et poids lourds et remorques poids lourd, véhicules de compétition, motos de compétition, poids lourds de compétition, véhicules de compétition, aéronefs, aile d'avion, pale d'hélicoptère, roue de tout type dont le ferroviaire (TGV), pied d'un marcheur ou coureur, empreinte digitale, navire, carènes de navire, voiliers, ski et skieurs, effet aérodynamique crée par le passage d'un objet rapide comme un train, un aéronef, contact et détection de la présence d'un liquide ou fluide en milieu gazeux, ou d'un gaz en milieu liquide etc... , et inversement effet généré sur l'objet lors de sa pénétration dans une zone confinée comme un tunnel routier, un tunnel ferroviaire, et analogues.
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