Aparato y método para controlar la actitud de un vehículo.

Aparato (1) para controlar la actitud de un vehículo (2), que comprende:

- al menos un blanco (3) que define un sistema de referencia espacial;

- una unidad móvil (4) provista de medios de medición (10), para medir el valor de parámetros representativos de las características geométricas de una rueda (9) de vehículo (2) y su posición con respecto a la unidad móvil (4), y de medios (11) para visualizar el por lo menos un blanco (3); donde los medios de medición (10) comprenden al menos una cámara (14) adecuada para encuadrar al menos una porción del vehículo (2) que se está controlando y capturar al menos una imagen de la rueda (9);

- un procesador (13) conectado a los medios de medición (10) y a los medios de visualización (11) para calcular la posición y la orientación de la rueda (9) con respecto al sistema de referencia espacial y para obtener valores de los parámetros característicos de la actitud del vehículo (2);

el aparato, además, comprendiendo una interfaz (23) colocada en la unidad móvil (4), conectada a dicha cámara (14), para indicarle al usuario si la rueda (9) está dentro del campo de visión de la cámara (14), y adecuada para poner a disposición, en tiempo real, del usuario que maneja la unidad móvil (4) información concerniente a la posición de los medios de medición (10) con respecto a la rueda (9), mediante la cual el usuario puede manejar manualmente la unidad móvil (4) y ponerla en proximidad de la rueda (9) de conformidad con dicha información.

Aparato y método para controlar la actitud de un vehículo

La presente Invención se refiere a un aparato y a un método para controlar la actitud de un vehículo.

Controlar la actitud de un vehículo es Importante para optimizar el agarre a la carretera, la comodidad de conducción y el desgaste de los neumáticos.

En efecto, el agarre a la carretera y el desgaste de los neumáticos dependen de la adherencia del vehículo a la superficie de rodadura que, a su vez, principalmente es el resultado de los siguientes dos factores: el área de contacto de la rueda con la superficie de rodadura y la deriva de las ruedas; ambos factores dependen de la geometría de la suspensión y del chasis del vehículo.

La geometría de un chasis de vehículo viene determinada justamente por los parámetros característicos de la actitud del vehículo, entre los cuales los ángulos característicos de las ruedas, el paso y la distancia entre las ruedas así como otros parámetros tales como, por ejemplo, longitud de la suspensión. Los valores correctos de esos parámetros vienen especificados por el fabricante del vehículo y normalmente varían en función del modelo y tipo de vehículo.

Bajo esta óptica, el control de la actitud de un vehículo Implica medir los valores reales de los parámetros antes mencionados de manera que, de ser necesario, puedan ser modificados y llevados a sus valores correctos.

Por ende, los dispositivos empleados para controlar la actitud de un vehículo se basan en un adecuado sistema para medir las magnitudes de las cuales dependen los parámetros característicos de la actitud.

Posteriormente, las magnitudes medidas vienen transmitidas a un procesador que emplea apropiados algoritmos matemáticos y geométricos para calcular los ángulos característicos de las ruedas y, de ser necesario, otros parámetros de la actitud, los compara con los valores correctos para el vehículo que se está controlando (los valores correctos, proporcionados por el fabricante del vehículo están memorizados en una base de datos) y calcula y pone a disposición del operador los valores medidos y toda eventual corrección a aplicar al vehículo para hacer que los parámetros característicos vuelvan dentro de los intervalos especificados como correctos.

Por lo tanto, los aparatos para controlar la actitud de un vehículo comprenden sistemas de medición, o medios de medición, para medir los valores de los parámetros representativos de las características geométricas y posicionales de una rueda del vehículo con respecto a una referencia espacial.

Actualmente, los sistemas de medición que se emplean pueden ser agrupados en las siguientes dos categorías: los que toman medidas (de los parámetros representativos de las características geométricas y posicionales de una rueda) por contacto directo con la rueda y los que toman medidas sin contacto directo con la rueda.

Generalmente los sistemas de medición pertenecientes a la primera categoría comprenden una pluralidad de cabezales de medición, cada uno de los cuales es adecuado para interactuar mecánicamente con una rueda del vehículo y está provisto de adecuados transductores angulares, de tipo mecánico o electrónico, capaces de detectar la posición y la orientación del cabezal con respecto a un predeterminado sistema de referencia espacial. Los datos medidos pueden ser transmitidos al procesador a través de un cable o a través de un sistema inalámbrico (wireless), por ejemplo mediante un sistema de infrarrojos o vía radio.

En los sistemas de medición pertenecientes a la segunda categoría, los cabezales de medición vienen reemplazados por instrumentos de medición, generalmente de tipo optoelectrónico, basados en la captura y posterior procesamiento de imágenes de la rueda o de un blanco asociado con la misma, empleando una o varias cámaras.

Esos instrumentos optoelectrónicos de medición son adecuados para detectar la posición de un apropiado blanco asociado con la rueda, de modo de determinar la ecuación del plano tangente y del eje de la rueda con respecto a un sistema de referencia solidario con el instrumento de medición.

Conocida la relación entre los sistemas de referencia de los instrumentos de medición asociados con las ruedas, esos sistemas están en condiciones de calcular la posición y la orientación recíproca de las varias ruedas y a partir de ellos obtener los ángulos característicos de las ruedas y los demás parámetros de actitud.

Generalmente los blancos son cuerpos materiales configurados apropiadamente (por ejemplo, paneles con una superficie externa con propiedades predeterminadas) que vienen fijados a las ruedas del vehículo antes de tomar las medidas, o pueden ser generados proyectando rayos láser o rayos de luz estructurada sobre las ruedas del vehículo de manera de crear líneas planas que pasan a través de la rueda o figuras más complejas adecuadamente codificadas (pistas de luz).

Otros instrumentos optoelectrónicos de medición no emplean ningún tipo de blanco codificado sino, por el contrario, identifican en las imágenes capturadas mediante las cámaras la posición de las líneas reales de las ruedas, tales

como, por ejemplo, el borde que separa la llanta del neumático. Un instrumento de medición de este tipo está descrito en la solicitud de patente de invención europea número EP0895056 a nombre del mismo Solicitante de esta invención.

Otros sistemas optoelectrónicos de medición que no exigen el empleo de blancos asociados con la rueda son los que emplean la tecnología de adquisición de imágenes tridimensionales basada en asociar una medida de profundidad (eje Z) con cada píxel de la imagen bidimensional capturada por la cámara (ejes X e Y). Esos sistemas de medición pueden reconocer la posición espacial de toda la rueda con respecto a un sistema de referencia asociado con el sistema de medición y, conociendo la relación entre los sistemas de referencia asociados con los varios sistemas de medición, es posible determinar las posiciones y las orientaciones relativas entre las varias ruedas.

La tecnología de adquisición de imágenes tridimensionales permite no sólo extraer de la imagen bidimensional en el sistema de referencia X-Y los parámetros característicos de interés (también denominados "features"), sino también medir con precisión la distancia a lo largo del eje Z entre el sensor de imágenes y el objeto a medir.

Los sensores que usan la tecnología de adquisición de imágenes tridimensionales están en condiciones de identificar objetos en el espacio tridimensional a una velocidad superior a 30 imágenes por segundo (o 30 cuadros por segundo, abreviado como FPS, del inglés Frames Per Second), que permite una adecuada velocidad de actualización de los datos medidos de actitud del vehículo. Esos sensores imponen la recepción de rayos de luz de una longitud de onda conocida que vienen reflejados por el objeto a medir en el espacio tridimensional. Otros sensores de imágenes tridimensionales miden la distancia de diferentes maneras, por ejemplo empleando el tiempo de vuelo (TOF = Time Of Flight) de la radiación luminosa o procesando información relativa a la luminosidad de la imagen recibida por el sensor.

Cualquiera sea el método usado para la medición, normalmente los instrumentos optoelectrónicos de medición que se emplean vienen instalados en adecuadas estructuras fijas desde las cuales pueden localizar los blancos asociados con las ruedas del vehículo o en estructuras portátiles que pueden ser trasladadas por el operador antes de la medición.

Generalmente, los sistemas portátiles comprenden cuatro unidades ubicadas cerca de las ruedas a medir de manera que puedan verse entre sí y determinar sus posiciones relativas. Lo anterior es esencial, en sistemas de este género, para poner todos los instrumentos de medición en apropiadas posiciones relativas a las ruedas del sistema

del vehículo a medir.

También se conocen (como se da a conocer, por ejemplo, en el documento de la patente de invención US6456372) estructuras intermedias donde los instrumentos de medición vienen colocados con libertad de movimiento en estructuras fijas de manera que sus posiciones relativas puedan ser modificadas en función del tamaño del vehículo a medir. Por ejemplo, en el documento de la patente de invención EP0895056 mencionado con anterioridad, los instrumentos de medición están instalados con libertad de deslizamiento en un elevador de vehículos.

También se conocen unidades de medición instaladas en unidades autopropulsadas. Esas unidades se mueven de manera independiente sobre el piso, siguiendo recorridos variables, para efectuar las operaciones necesarias para determinar la actitud... [Seguir leyendo]

1.- Aparato (1) para controlar la actitud de un vehículo (2), que comprende:

- al menos un blanco (3) que define un sistema de referencia espacial;

- una unidad móvil (4) provista de medios de medición (10), para medir el valor de parámetros representativos de las características geométricas de una rueda (9) de vehículo (2) y su posición con respecto a la unidad móvil (4), y de medios (11) para visualizar el por lo menos un blanco (3); donde los medios de medición (10) comprenden al menos una cámara (14) adecuada para encuadrar al menos una porción del vehículo (2) que se está controlando y capturar al menos una imagen de la rueda (9);

- un procesador (13) conectado a los medios de medición (10) y a los medios de visualización (11) para calcular la posición y la orientación de la rueda (9) con respecto al sistema de referencia espacial y para obtener valores de los parámetros característicos de la actitud del vehículo (2);

el aparato, además, comprendiendo una interfaz (23) colocada en la unidad móvil (4), conectada a dicha cámara (14), para indicarle al usuario si la rueda (9) está dentro del campo de visión de la cámara (14), y adecuada para poner a disposición, en tiempo real, del usuario que maneja la unidad móvil (4) información concerniente a la posición de los medios de medición (10) con respecto a la rueda (9), mediante la cual el usuario puede manejar manualmente la unidad móvil (4) y ponerla en proximidad de la rueda (9) de conformidad con dicha información.

2.- Aparato según la reivindicación 1, donde la interfaz (23) es adecuada para poner a disposición, en tiempo real, del usuario información concerniente a la posición de los medios de visualización (11) con respecto a por lo menos

un blanco (3).

3.- Aparato según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, donde los medios de medición (10) comprenden dos cámaras (14) en configuración estéreo, el procesador (13) siendo adecuado para generar a partir de las imágenes capturadas mediante las cámaras (14) una representación digital de la rueda (9) en el sistema de

referencia espacial.

4.- Aparato según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, donde la interfaz (23) es adecuada para visualizar una imagen capturada mediante al menos una cámara (14) y una imagen capturada mediante los medios de visualización (11).

5.- Aparato según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, donde el procesador (13) es adecuado para calcular, a partir de datos dimensionales concernientes a la rueda (9) y almacenados en una unidad de memoria, una posición de referencia de la unidad móvil (4) con respecto a la rueda (9), que corresponde a una condición ideal para los medios de medición (10) para obtener los parámetros de medición, la interfaz (23) estando conectada al procesador (13) para poner a disposición del usuario información (29, 31) concerniente a la posición real de la unidad móvil (4) con respecto a la posición de referencia.

6.- Aparato según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, donde la interfaz (23) comprende una pantalla colocada con libertad de ajuste en la unidad móvil (4) para ser orientada de manera de facilitar la visualización por parte de un usuario ubicado cerca de la unidad móvil (4).

7.- Aparato según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, donde:

- los medios de medición (10) están asociados con una porción anterior (7) de la unidad móvil (4) y substancialmente están orientados en una dirección longitudinal hacia la parte externa de la unidad móvil (4);

- los medios de visualización (11) comprenden dos cámaras (12) substancialmente orientadas transversalmente según direcciones laterales opuestas.

8.- Aparato según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, donde el por lo menos un blanco (3) viene fijado a una estructura de montaje (19) adecuada para ser movida manualmente por parte del usuario para ponerla cerca del vehículo (2).

9.- Aparato según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones, que comprende un primer y un segundo blanco (3a y 3b) que definen el sistema de referencia espacial y fijados a una estructura de montaje (19) en una posición predeterminada en relación recíproca.

10.- Método para controlar la actitud de un vehículo (2), que comprende las siguientes etapas operativas:

- predisposición de al menos un blanco (3) que define un sistema de referencia espacial;

- colocación del blanco (3) cerca del vehículo;

- predisposición de una unidad móvil (4) provista de medios de medición (10) para medir el valor de parámetros representativos de las características geométricas de una rueda (9) de vehículo (2) y su posición con respecto a la unidad móvil y de medios (11) para visualizar el por lo menos un blanco (3), donde los medios de medición (10) comprenden al menos una cámara (14) adecuada para encuadrar al menos una porción del vehículo (2) que se está controlando y para capturar al menos una imagen de la rueda (9);

- predisposición de un procesador (13) conectado a los medios de medición (10) y a los medios de visualización (11) para calcular la posición y la orientación de la rueda (9) con respecto al sistema de referencia espacial y para obtener valores de parámetros característicos de la actitud del vehículo;

el método, además, comprendiendo una etapa operativa de

- manejo manual de la unidad móvil (4) para ponerla con respecto a una de las ruedas (9) de manera de permitir que los medios de medición (10) midan el valor y, simultáneamente, permitir que los medios de visualización (11) vean el por lo menos un blanco (3), y una etapa operativa de

- visualización, en tiempo real y por parte de un usuario que está manejando manualmente la unidad móvil (4), de información concerniente a la posición de los medios de medición (10) con respecto a la rueda (9), dicha etapa operativa de ubicación siendo repetida para todas las ruedas (9) del vehículo (2) a medir,

donde la etapa operativa de visualizar la información viene llevada a cabo por una interfaz (23) colocada en la unidad móvil (4) y conectada a dicha cámara (14), para indicarle al usuario si la rueda (9) se halla dentro del campo de visión de la cámara (14).

11- Método según la reivindicación 10, que comprende la visualización, en tiempo real y por parte del usuario, de información concerniente a la posición de los medios de visualización (11) con respecto al blanco (3).

12 - Método según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones de 10 a 11, que además comprende las siguientes etapas operativas:

- movimiento del blanco (3) hasta una posición cerca de otro vehículo a controlar;

- repetición de la etapa operativa de ubicación para todas las ruedas de dicho otro vehículo a medir.

13.- Método según una cualquiera de las precedentes reivindicaciones de 10 a 12, donde la colocación del blanco (3) comprende su fijación al vehículo a controlar.