ITVR20100094A1 - Metodo per eseguire la misura dei punti caratteristici di autovetture ed apparecchiatura per attuare il metodo. - Google Patents

Description

TITOLO: METODO PER ESEGUIRE LA MISURA DEI PUNTI CARATTERISTICI DI AUTOVETTURE ED APPARECCHIATURA PER ATTUARE IL METODO

DESCRIZIONE

La presente invenzione concerne un metodo per eseguire la misura mediante fotografie della posizione dei punti caratteristici delle scocche di autovetture, o di sue parti, eseguita con l'impiego dì una o piu macchine fotografiche, che vengono fissate secondo una o più inquadrature ad un supporto fisso o al banco di supporto dell’autovettura, e che consente di acquisire la misurazione di un punto per ogni immagine.

L’invenzione concerne anche l’apparecchiatura per attuare il metodo. Esistono metodi e relative apparecchiature che consentono di eseguire la misura dei punti caratteristici di autovetture, ma essi presentano diversi inconvenienti.

Innanzitutto i sistemi del tipo a bracci articolati, oltre ad avere un costo elevato, sono piuttosto ingombranti ed in taluni casi non riescono ad eseguire agevolmente e con rapidità la misurazione di punti in particolare a meccanica montata, a causa degli ingombri dei bracci che li costituiscono.

Altri sistemi sono di tipo ottico ma richiedono una operazione piuttosto laboriosa nell’applicazione dei target a tutti i punti da misurare e comunque presentano un costo notevole.

Esistono anche sistemi che utilizzano macchine fotografiche, ma utilizzano dei contrassegni che devono essere preventivamente applicati ai punti da misurare, ed in genere richiedono l’impiego di più dì una macchina fotografica.

Il presente trovato concerne un sistema di misura mediante la ripresa di immagini, ed ha lo scopo principale di ovviare ai suddetti inconvenienti e prima di entrare nei merito diamo il significato dei termini che verranno impiegati.

Innanzitutto quando si parlerà dell’impiego di macchine fotografiche digitali si intenderà che al loro posto potrebbero essere impiegate anche videocamere o altri dispositivi per la ripresa delle immagini.

Sì definisce come inquadratura di una macchina fotografica la sua posizione e il suo orientamento nello spazio determinati dai suoi sei gradi di libertà, dati dalle tre coordinate x, y, z che definiscono la posizione dì un suo punto, e dalle tre rotazioni ax, ay, az, che ne definiscono l'orientamento, per cui se una inquadratura è diversa da un'altra significa che da essa sono diversi, almeno una delle sei coordinate che ne definiscono la sua posizione e il suo orientamento. La struttura rigida di supporto dell’autovettura è intesa essere ciò che viene comunemente denominata banco al quale l'autovettura viene fissata mediante quattro morse, e tale banco è normalmente associata ad un dispositivo sollevatore di vario tipo, a forbice, a parallelogramma, a colonna centrale, a due colonne o a quattro colonne.

Con il termine aggancio tra più misurazioni intendiamo l’operazione con la quale le coordinate più insiemi di misure, aventi ciascuno un proprio sistema di riferimento, vengono elaborate in modo da essere riferite ad un unico sistema di riferimento. Ciò viene eseguito secondo le tecniche note, o se tra i punti di ciascun insieme di misure ci sono almeno tre punti in comune, oppure se tra i punti di ciascun insieme di misure ci sono almeno tre punti aventi coordinate note.

II tastatore è inteso un organo meccanico idoneo ad eseguire la misura, il quale è sostenuto manualmente e che porta ad una sua estremità l'elemento di misura, che può essere la punta di un cono o anche il centro di una sfera.

Con il termine posizione di un punto si intende la posizione nello spazio tridimensionale che viene definita da tre coordinate, e comunemente da tre coordinate cartesiane, x, y, z.

I punti caratteristici deir autovettura sono normalmente centri di fori, centri delle teste di bulloni, che hanno posizioni ben determinate in relazione alle parti che ad esse sono fissate, come il motore o le sospensioni. I punti indeformati sono i punti che non hanno subito deformazioni, per cui essi hanno mantenuto la posizione originaria di costruzione, mentre i punti deformati sono quelli che hanno subito uno scostamento dalla posizione originaria, e ciò nella maggior parte dei casi, a causa di una collisione.

Lo scopo principale dell’invenzione è quello di proporre un metodo che consenta di eseguire la misura mediante fotografie dei punti caratteristici di una autovettura mediante l'impiego di una comune macchina fotografica digitale che non richiede il fissaggio di particolari adattatori ai punti da misurare.

Ulteriore scopo dell'invenzione è quella di consentire la misura di punti caratteristici dei quali risulti diffìcile l’acquisizione diretta delle immagini da una macchina fotografica.

Ulteriore scopo dell'invenzione è quella di consentire l’aggancio tra più misurazioni eseguite da diverse inquadrature nelle quali è fissata la macchina fotografica.

Questi scopi, ed altri che risulteranno dalla descrizione che segue sono raggiunti, secondo l’invenzione, con un metodo caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi operative:

- a. Disporre l’autovettura in posizione fissa rispetto ad una struttura rigida dotata di punti di riferimenti aventi posizione nota, - b. disporre una, o più macchine fotografiche, in posizione ed orientamento fissi rispetto a detta struttura rigida in modo che essa inquadri una porzione angolare che comprende sia punti caratteristici della autovetura che punti di riferimento della struttura rigida,

c. impiegare un tastatore che viene fissato ad un tela ieto mobile al quale sono solidali degli elementi di riferimento aventi forma, colore e posizione noti e aventi posizione nota in relazione all’elemento di misura del tastatore, e portare deto elemento di misura in corrispondenza di ciascun punto carateristico della autovetura,

d. eseguire una o più fotografie che riprendono almeno tre elementi di riferimento del tela ieto mobile mentre l’elemento di misura del tastatore è in corrispondenza di ciascun di tali punti carateristici della autovetura,

e. impiegare un tastatore fissato al telaieto mobile e portare l’elemento di misura del tastatore in corrispondenza di uno o più punti di riferimento della strutura rigida,

f. eseguire una o più fotografie che riprendono almeno tre elementi dì riferimento del telaieto mobile quando l’elemento di misura del tastatore è in corrispondenza di ciascuno di tali punti di riferimento della struttura rigida,

g. elaborare ciascuna immagine in modo da ricavare per ognuna di esse la posizione dei punti carateristici dell'autovetura riferita alla strutura rigida,

h. ripetere le fasi b, c, d, e, f, g, per ciascuna nuova inquadratura della macchina fotografica, scelta in modo che essa inquadri una nuova porzione angolare che comprende altri punti carateristici della autovetura e che comprenda anche punti di riferimento della struttura rigida,

i. elaborare le misure eseguite e riferite alla macchina fotografica nelle sue diverse inquadrature, in modo che tutte le misure dei punti caratteristici dell’autovetura siano riferite ai punti caratteristici indeformati dell’autovettura stessa,

- I. confrontare le coordinate dei punti caratteristici dell’autovettura con le loro coordinate teoriche in modo da ricavarne gli scostamenti.

Nel caso sia utile, si possono eseguire anche delle misure di aggancio tra diverse inquadrature, misurando almeno tre punti comuni tra più inquadrature, essendo tali punti presi sulla struttura rìgida o sulla autovettura, in modo da poterle poi agganciare e riferire allo stesso sistema di riferimento. In questo caso non è necessario che i punti comuni abbiano coordinate note, ma è richiesto che siano i medesimi tra le due misure.

L’elaborazione delle immagini richiede il riconoscimento degli elementi di riferimento fìssati al telaietto mobile in relazione al loro colore e alla loro posizione, e l’individuazione dell’inquadratura della macchina fotografica, e da questa le coordinate del tastatore in relazione alla macchina fotografica stessa.

Le coordinate di ogni punto caratteristico della autovettura possono essere ricavate da una soltanto o da più di una misura, come ad esempio dalla media di due punti o dal centro passante dal cerchio che passa per tre punti misurati o altre procedure note.

Le coordinate dei punti caratteristici vengono infine riferite ad un sistema di riferimento solidale con l’autovettura, il quale viene scelto dall’operatore che individua i punti indeformati.

Il trovato comprende anche l’apparecchiatura per attuare il metodo secondo caratterizzata dal fatto di comprendere:

- una o più macchine fotografiche digitali o altri strumenti di ripresa digitale delle immagini,

- uno o più supporti della macchina fotografica che mantiene una inquadratura fissa in relazione all’autovettura, che consenta poi di modificare tale inquadratura per la misurazione di altri punti caratteristici,

- una struttura rigida avente almeno sei punti di riferimento in posizione relativa nota,

- uno o più teiaietti mobili che possiedono ciascuno almeno tre elementi di riferimento aventi forma colore, e posizione note, - uno o più tastatori di misura, che vengono fissati ad almeno un telaietto mobile, il cui elemento di misura ha posizione nota in relazione agli elementi di riferimento del telaietto mobile,

- una o più unità di elaborazione, completa di mezzi per acquisire le immagini e per elaborarle, atta ad elaborare le immagini e ricavare da esse la posizione dell’elemento di misura del tastatore in modo da riferirle ad un unico sistema di riferimento, e confrontarle con le coordinate teoriche dei punti caratteristici dell’autovettura.

La presente invenzione viene qui di seguito ulteriormente chiarita in una preferita forma di pratica realizzazione, riportate a scopo puramente esemplificativo e non limitativo, con riferimento alle allegate tavole di disegni, in cui:

la figura 1 mostra schematicamente in vista assonometrica una macchina fotografica fissata ad un banco ai quale è fissata una autovettura e ii tastatore mentre tocca un punto da caratteristico mentre la macchina fotografica esegue una fotografia.

la figura 2 mostra schematicamente in vista assonometrica una macchina fotografica fissata ad un banco al quale è fissata una autovettura mentre il tastatore tocca un punto di riferimento del banco utile ad eseguire Taggancio con le misure eseguite da altre inquadrature della macchina fotografica.

la figura 3 mostra schematicamente un punto di riferimento del banco, la figura 4 mostra schematicamente l’operazione di aggancio tra le misure eseguite secondo più inquadrature.

La figura 1 mostra una autovettura 11, la quale è fissata ad un banco 10 mediante le relative morse che qui non vengono indicate per chiarezza, e ciò ad una certa altezza per consentire la ripresa delle immagini.

Il sollevatore del banco, anche esso non rappresentato, può essere di vario tipo, a una colonna, a due colonne, a forbice, a quattro colonne,... Al banco, è fissato un supporto 12 che sostiene la macchina fotografica 13, mentre essa inquadra il te la ietto mobile 14 fissato al tastatore 15 mentre l'elemento di misura costituito dalla sua punta 16 è a contatto con il punto caratteristico costituito dal centro della testa del bullone 17. Il teìaietto mobile 14 ha gli elementi di riferimento 19a, 19b, 19c, 19d, aventi posizione, forma e colore noti, in modo che dall’elaborazione dell’immagine si possano ricavare la sua posizione e il suo orientamento in relazione alla macchina fotografica con le tecniche note, insieme alla posizione della punta del tastatore.

Il tastatore 15 viene sostenuto manualmente dall’operatore durante la misura, che porta la punta in corrispondenza del centro del bullone 17 durante l’esecuzione della fotografia.

La fotografia deve essere scattata mentre la punta del tastatore è nel centro del bullone, e avendo cura che la fotografìa abbia una ampiezza di campo sufficientemente ampia da inquadrare gli elementi di riferimento del teìaietto mobile.

La figura 2 mostra la fase di misurazione dei punti di riferimento del banco, mediante l’impiego di un teìaietto mobile 14, che può essere il medesimo impiegato per la misura dei punti dell’autovettura, durante la quale il tastatore viene posto in contatto con il punto di riferimento 24 del banco, avente tale punto posizione nota. Altri punti come 21, 22, 23, 25 sono solidali al banco ed hanno posizione relativa nota ovvero coordinate x, y, z note.

Viene così eseguita la misurazione di alcuni punti caratteristici dell’autovettura con una certa inquadratura della macchina fotografica, eseguendo poi con la stessa inquadratura la misurazione di tre punti di riferimento del banco.

Risulta poi possibile modificare l’inquadratura della macchina fotografica in modo da eseguire cosi la misurazione di altri punti caratteristici dell’autovettura, completando la misurazione con la misura dì tre punti di riferimento del banco. Ciò consente di riferire allo stesso sistema di riferimento solidale con la struttura rigida tutte le misure dei punti caratteristici dell’autovettura, eseguite dalle due diverse inquadrature, e ciò con le tecniche note. Le inquadrature possono essere più di due, ad esempio quattro, e si può così agganciare tutte le misure della parte anteriore sinistra, della parte anteriore destra, della parte posteriore sinistra e della parte posteriore destra, avendole infine tutte riferite ad un unico sistema di riferimento.

La figura 3 mostra dall’alto le diverse ampiezze di campo di quattro diverse inquadrature in grado dì riprendere ciascuna almeno tre dei punti di riferimento del banco che sono indicati con 35a, 35b, 35c, 35d, 35e, 35f, 35g, 35h, 351, 351, 35m.

La figura 4 mostra come può essere ottenuto un punto di riferimento dei banco 10, avvitando un grano 40 dotato di una sede conica 41, nella quale viene inserita poi durante la fase di misura la punta 16 del tastatore 15.

Secondo le tecniche note, al telaietto mobile possono essere fissati tastatori di diversa forma e dimensioni attraverso una vite di fissaggio oppure con altre soluzioni che assicurino la posizione relativa tra tastatore e telaietto mobile.

Definiamo più in dettaglio il metodo e l’apparecchiatura, già sintetizzati in precedenza definendo prima le operazioni preparatorie che devono essere state precedentemente eseguite, ovvero: a) la misura del telaietto mobile con i relativi tastatori; b) la misura dei punti di riferimento del banco.

a) Il telaietto mobile deve essere stato misurato in precedenza definendo le coordinate del centro di ciascuna sfera e le coordinate dell’elemento di misura del tastatore, che nel caso del tastatore a punta è il vertice della punta stessa, e ciascun tastatore deve essere stato misurato in modo da aver individuato per ciascuno le coordinate del tastatore in relazione alle sfere del telaietto mobile. In alternativa le coordinate dell’elemento di misura possono essere individuate mediante misure di coincidenza su punto fisso con le tecniche note nel campo delle macchine di misura.

b) I punti di riferimento del banco devono essere stati misurati in precedenza, o con una macchina di misura, o tramite misura di distanze e misure di orizzontalità, in modo che tutte le loro coordinate abbiano un unico sistema di riferimento.

Passiamo ora alle varie fasi operative di misurazione ed elaborazione delle immagini.

1. Posizionamento della macchina fotografica. Il supporto che sostiene la macchina fotografica deve essere posizionato in un punto idoneo e esso deve essere orientabile, in modo che la macchina fotografica possa inquadrare il telaietto mobile quando il tastatore misura i punti caratteristici di interesse, ed inoltre il supporto deve risultare sufficientemente stabile durante l'esecuzione delle misure. Si consideri che l’autovettura è resa solidale al banco in quanto vincolato da apposite morse, per cui la macchina fotografica fissata al banco è resa solidale anche in relazione all’autovettura. In alternativa la macchina fotografica può essere fissata su un treppiede purché anche esso stabile e purché il banco non sia soggetto a movimenti durante la misura, oppure la macchina fotografica può essere fissata all'autovettura, ma ciò risulta più complicato.

2. Fotografie del telaietto mobile durante la misura dei punti caratteristici dell’autovettura. Viene scelto il tastatore idoneo alla misura ed esso viene fissato al telaietto mobile, li tastatore viene movimentato manualmente e posto in posizione nota in relazione al punto da misurare, e nel caso particolare del tastatore a punta è la punta che viene posta in corrispondenza del punto da misurare.

Al tastatore è solidale il telaietto mobile al quale sono fìssati almeno tre, o meglio quattro, elementi di riferimento come ad esempio sfere colorate.

3. Fotografie del telaietto mobile durante la misura dei punti di riferimento. Viene scelto il tastatore idoneo alla misura ed esso viene fissato al telaietto mobile. Il tastatore viene movimentato manualmente durante la misurazione dì punti di riferimento del posti sul banco al quale è fissata l'autovettura.

4. Acquisizione delle immagini. Per ciascun punto da misurare vengono acquisite una o più immagini a seconda del tipo di misura. Ad esempio con una misura diretta del centro si prende una sola immagine, mentre con una misura a tre punti su di un foro si prendono tre immagini.

Per ciascuna delle immagini devono essere inquadrati insieme almeno tre o quattro elementi di riferimento del telaietto mobile solidale al tastatore.

5. Elaborazione inquadrature. Ciascuna immagine viene elaborata in modo da riconoscere in ciascuna di esse gli elementi di riferimento del telaietto mobile del tastatore, posto che hanno forma e colore noti e ciò può essere fatto in automatico con i metodi noti di elaborazione delle immagini. Se si ottenessero delle immagini nelle quali ci sono degli elementi di riferimento che non sono stati riconosciuti, se ne può eseguire l'individuazione manuale puntando sul loro contorno con il mouse o puntando direttamente sut centro.

Poi viene utilizzato uno dei metodi noti per calcolare la posizione della punta del tastatore in relazione alla macchina fotografica.

Ciascuna immagine, permette di ricavare la posizione e l'orientamento della macchina fotografica in relazione al telaietto mobile, mentre poi tutte le immagini prese da una inquadratura vengono tutte riferite alia macchina fotografica posto che essa è rimasta in posizione fissa.

6. Aggancio tra le misure. Ciascun insieme di misure eseguite con una inquadratura della macchina fotografica viene convertita e riferito al banco per mezzo dei punti di riferimento che hanno coordinate note, e posto che tutte le inquadrature sono state completate da misurazioni di un numero sufficiente di punti di riferimento, tutte le misurazioni vengono riferite ad un sistema di riferimento solidale con il banco, o in generale con la struttura rigida alla quale l'autovettura è stata fissata. 7. Aggiunta di punti utili. I punti misurati possono essere utilizzati per ottenere altri punti utili, come ad esempio il punto medio tra punti simmetrici.

8. Cambio del sistema riferimento. L’insieme delle coordinate dei punti misurati, che è riferito o all’autovettura o al banco, può essere modificato scegliendo un altro sistema di riferimento legato ad esempio alle coordinate di tre dei punti misurati scelti come riferimento, che normalmente sono tre punti caratteristici supposti indeformati, ottenendo le coordinate riferite a detti tre punti o in generale al nuovo sistema di riferimento prescelto eseguendo tre traslazioni e tre rotazioni con i metodi noti.

9. Confronto. Le coordinate dei punti caratteristici riferite al sistema di riferimento prescelto, possono essere confrontate con le coordinate teoriche dei punti caratteristici ottenendone gli scostamenti, e verificando così se gli scostamenti superano le tolleranze.

L’elaborazione delle misure può essere eseguita in tempo reale durante la misura, ma può anche essere eseguita dopo aver completato tutte le misure, liberando cosi rapidamente il sollevatore sul quale è stata posta l’autovettura.

Altre soluzioni realizzative prevedono che la macchina fotografica sia connessa al computer tramite cavo o tramite connessione radio in modo da poter visualizzare le coordinate durante la misurazione.

La precisione della misura dipende dalla precisione della macchina fotografica, le cui aberrazioni possono però essere in buona parte corrette nel software con le tecniche note,

Una diversa soluzione riguarda il tastatore che in luogo della forma a punta può avere forma sferica. In questo caso con le tecniche note bisogna tenere conto del raggio del tastatore.

Altre forme realizzative possono essere impiegate, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione industriale.

Claims (10)

1. TITOLO: METODO PER ESEGUIRE LA MISURA DEI PUNTI CARATTERISTICI DI AUTOVETTURE ED APPARECCHIATURA PER ATTUARE IL METODO R I V E N D I C A Z I O N I 1. Metodo per effettuare la misura mediante fotografie dei punti caratteristici di autovetture, caratterizzato dal fatto di comprendere le seguenti fasi: - a. Disporre l’autovettura in posizione fissa rispetto ad una struttura rigida dotata di punti di riferimenti aventi posizione nota, - b. disporre una, o più macchine fotografiche, in posizione ed orientamento fissi rispetto a detta struttura rigida in modo che essa inquadri una porzione angolare che comprende sia punti caratteristici della autovettura che punti di riferimento della struttura rigida, - c. impiegare un tastatore che viene fissato ad un telaietto mobile al quale sono solidali degli elementi di riferimento aventi forma, colore e posizione noti e aventi posizione nota in relazione all’elemento di misura del tastatore, e portare detto elemento di misura in corrispondenza di ciascun punto caratteristico della autovettura, - d. eseguire una o più fotografie che riprendono almeno tre elementi di riferimento del telaietto mobile mentre l’elemento di misura del tastatore è in corrispondenza di ciascun di tali punti caratteristici della autovettura, - e. impiegare un tastatore fissato al telaietto mobile e portare l’elemento di misura del tastatore in corrispondenza di uno o più punti di riferimento della struttura rigida, - f. eseguire una o più fotografie che riprendono almeno tre elementi di riferimento del telaietto mobile quando l’elemento di misura del tastatore è in corrispondenza di ciascuno di tali punti di riferimento della struttura rigida, - g. elaborare ciascuna immagine in modo da ricavare per ognuna di esse la posizione dei punti caratteristici dell’autovettura riferita alla struttura rigida, - h. ripetere le fasi b, c, d, e, f, g, per ciascuna nuova inquadratura della macchina fotografica, scelta in modo che essa inquadri una nuova porzione angolare che comprende altri punti caratteristici della autovettura e che comprenda anche punti di riferimento della struttura rigida, - i. elaborare le misure eseguite e riferite alla macchina fotografica nelle sue diverse inquadrature, in modo che tutte le misure dei punti caratteristici dell’autovettura siano riferite ai punti caratteristici indeformati dell’autovettura stessa.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che le coordinate dei punti caratteristici della autovettura vengono confrontate con le loro coordinate teoriche in modo da ricavarne gli scostamenti.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la misurazione dei punti di riferimento della struttura rigida viene eseguita prima o contemporaneamente alla misurazione dei punti caratteristici dell’autovettura.
4. 4. Metodo secondo le rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che le coordinate dei punti caratteristici dell’autovettura vengono riferite a dei punti caratteristici dell’autovettura scelti dall’operatore e che definiscono il sistema di riferimento.
5. 5. Metodo secondo le precedenti rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che le aberrazioni ottiche delle macchine fotografiche sono state compensate.
6. 6. Metodo secondo le precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che vengono utilizzati dei punti misurati dell’autovettura per eseguire l’aggancio tra misurazioni effettuate da diverse inquadrature.
7. 7. Apparecchiatura per attuare il metodo secondo la rivendicazione 1 caratterizzata dal fatto di comprendere: - una o più macchine fotografiche digitali o altri strumenti di ripresa digitale delle immagini, - uno o più supporti della macchina fotografica che mantiene una inquadratura fissa in relazione all’autovettura, che consenta poi di modificare tale inquadratura per la misurazione di altri punti caratteristici, - una struttura rigida avente almeno sei punti di riferimento in posizione relativa nota, - uno o più telaietti mobili che possiedono ciascuno almeno tre elementi di riferimento aventi forma colore, e posizione note, - uno o più tastatori di misura, che vengono fissati ad almeno un telaietto mobile, il cui elemento di misura ha posizione nota in relazione agli elementi di riferimento del telaietto mobile, - una, o più unità di elaborazione, completa di mezzi per acquisire le immagini e per elaborarle, atta ad elaborare le immagini e ricavare da esse la posizione dell’elemento di misura del tastatore in modo da riferirle ad un unico sistema di riferimento, e confrontarle con le coordinate teoriche dei punti caratteristici dell’autovettura.
8. 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 7 caratterizzata dal fatto che la struttura rigida è costituita da un banco di riparazione con relativo sollevatore.
9. 9. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 7 e 8 caratterizzata dal fatto che il punto di misura del tastatore è la punta di un cono.
10. 10. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni dalla 7 alla 9 caratterizzata dal fatto che impiega più tastatori che possono essere fissati uno alla volta a ciascun telaietto mobile.