ITVR20100219A1 - 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 di una o più macchine fotografiche, che vengono fissate secondo una o più inquadrature ad un supporto fìsso o ai 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 di una macchina fotografica.

Il presente trovato concerne un sistema di misura mediante la ripresa di immagini, ed ha lo scopo principale di ovviare ai 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.

Si 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 di 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 rìgida di supporto deH’autovettura è intesa essere ciò che viene comunemente denominata banco a! 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 dell’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 dì 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 difficile l’acquisizione diretta delie 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,

- b. disporre una macchina fotografica fissa ad un dispositivo divisore in grado di far assumere diversi orientamenti in relazione alla struttura,

- c. impiegare un tastatore che viene fissato ad un te la ietto 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 dei tastatore, e portare detto elemento di misura in corrispondenza di ciascun punto caratteristico della autovettura,

- d, con il divisore orientato in una direzione, eseguire una o più fotografie che riprendono gli elementi di riferimento del telaietto mobile mentre l’elemento di misura del tastatore è in corrispondenza ai punti caratteristici della autovettura,

- e. elaborare ciascuna immagine in modo da ricavare per ognuna di esse le coordinate del punto misurato riferite alia macchina fotografica e poi alla base del divisore,

- h. ripetere le fasi c, d, e dopo avere orientato il divisore con una nuova angolazione, scelta in modo che la macchina fotografica inquadri una nuova porzione angolare che comprende altri punti caratteristici delia autovettura,

- i. riunire tutte le misurazioni eseguite con i diversi orientamenti del divisore in modo che tutte le misure dei punti caratteristici dell’autovettura siano riferite alla base del divisore,

- !. modificare il sistema di riferimento in modo che le misure siano riferite ai punti caratteristici supposti indeformati dell’autovettura, e confrontare le coordinate di tutti i punti caratteristici con le loro coordinate teoriche in modo da ricavarne gli scostamenti.

L’elaborazione delle immagini richiede il riconoscimento degli elementi di riferimento fìssati al telaietto mobile in relazione al loro colore e alla loro posizione che è possìbile utilizzando le tecniche note. Inoltre è necessario individuare rorientamento del divisore che è reso possibile impiegando una lamina metallica colorata che viene inquadrata nella parte inferiore delle fotografìe, a meno che non lo si voglia impostare manualmente.

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.

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

- una macchina fotografica digitale o altri strumenti di ripresa digitale delle immagini,

- un divisore che supporta la macchina fotografica e che consente di farle assumere diversi orientamenti noti,

- 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 tela ietto 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 sul divisore fissato ad un banco al quale è fissata una autovettura, e che mostra il tastatore mentre tocca un punto da caratteristico mentre la macchina fotografica esegue una fotografia.

la figura 2 mostra schematicamente le varie inquadrature realizzate dal divisore.

la figura 3 mostra schematicamente una sezione orizzontale de! divisore al quale è fissata una macchina fotografica,

la figura 4 mostra schematicamente una vista laterale del divisore al quale è fissata una macchina fotografica.

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 il divisore 12 sul quale è a sua volta solidale la macchina fotografica 13 che il divisore è in grado di orientare in varie direzioni ruotandola intorno ad un asse verticale. Il divisore viene orientato opportunamente in modo che la macchina fotografica inquadri la zona dove si vuole eseguire una o più misurazioni mediante l’acquisizione di immagini. La macchina fotografica inquadra il telaìetto mobile 14 fissato al tastatore 15 mentre il suo elemento di misura, costituito dalla punta 16, è a contatto con il punto caratteristico costituito dal centro del centro della testa del bullone 17. Il telaìetto 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. L’esecuzione della fotografìa è resa agevole con l'impiego di un mouse di comando senza fili.

La fotografia deve essere scattata mentre la punta del tastatore è nel centro del bullone, e avendo cura che la fotografia abbia una ampiezza di campo sufficientemente ampia da inquadrare gli elementi di riferimento del telaietto mobile. La manopola 18 viene utilizzata dall'operatore quando egli desideri passare da un orientamento all’altro. La figura 2 mostra schematicamente le diverse inquadrature rese possibile dal divisore 12.

In particolare vengono indicate con 20a, 20b, 20c, 20d, 20e, 20f, sei diversi orientamenti del divisore, mentre con 21 a, 21 b, 21 c, 21 d, 21 e, 21 f sono indicati gii angoli coperti dalle immagini di ciascuno di tali orientamenti, che vengono scelti in modo che dal loro insieme sia possibile eseguire le fotografie che inquadrano il telaietto mobile quando esso assume tutte le posizioni necessarie ad eseguire tutte le misure dei punti caratteristici dell’autovettura.

La figura 3 mostra schematicamente la vista laterale con una sezione parziale, di una possibile realizzazione del divisore 12, la cui base 30 è fissata al banco 10. In relazione alla base, è libera di ruotare la tavola 31 in un numero finito di posizioni che è determinato dal numero delle cave 35 nelle quali entrano tre sfere 32 che trovano alloggiamento nella tavola in tre fori come 36 nelle quali vengono incollate, come rappresentato nella figura successiva. Agendo sulla manopola 18 la tavola viene portata ad assumere l'orientamento voluto con le tre sfere che entrano in altre tre cave radiali, e in tal modo la macchina fotografica, ad essa solidale, venga portata ad inquadrare la porzione angolare voluta. L’orientamento assunto dalla tavola viene riconosciuto automaticamente per la presenza di due lamine colorate 33 e 34 che vengono inquadrate dalla parte inferiore dell’immagine, in quanto i relativi colori definiscono univocamente l'orientamento della tavola e perciò anche della macchina fotografica.

La figura 4 mostra una sezione orizzontale del divisore che passa all’altezza delle tre sfere. In essa è visibile la base 30 nella quale sono presenti dodici cave come la 35, che dividono l'angolo giro di 360 gradi in dodici angoli di 30° ciascuno. In essa è anche rappresentato in linea a punti e tratti la macchina fotografica 13.

Il fatto che vi siano tre sfere che si accoppiano a tre cave radiali assicura che la tavola possa assumere una posizione angolare ben definita e ciò con elevata ripetibilità.

Alla base 21 sono fissate due lamine colorate 33 e 34 che vengono inquadrate nella parte inferiore dell’inquadratura della macchina fotografica, e che con i loro colori consentono di riconoscere l’orienta mento del divisore.

Diamo ora ulteriori chiarimenti su! funzionamento e sulle operazioni che devono essere eseguite.

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

1. Fissaggio della macchina fotografica al divisore . Si consideri che l’autovettura è resa solidale al banco in quanto vincolato da apposite morse, per cui la macchina fotografica fissata al banco tramite il divisore, è resa solidale anche in relazione all’autovettura. In alternativa il divisore può essere fissata su un treppiede indipendente dal banco, purché esso sia stabile e purché il banco non sia soggetto a movimenti durante la misura. Il divisore può essere fissato direttamente al l’auto vettura, ma ciò risulta più complicato.

2. Orientamento del divisore in modo che la macchina fotografica possa inquadrare il tela ietto mobile quando il tastatore misura i punti caratteristici di interesse in una certa porzione angolare.

3. Fotografie del tela ietto mobile durante la misura dei punti caratteristici dell’autovettura. Viene scelto il tastatore idoneo alla misura ed esso viene fissato al telaietto mobile. Il 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 fissati almeno tre, o meglio quattro, elementi di riferimento come ad esempio sfere colorate.

Per ciascun punto da misurare vengono acquisite una o più immagini a seconda dei 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.

4. 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 sul centro.

Viene poi 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 con un dato orientamento angolare vengono tutte riferite alla macchina fotografica, posto che essa è rimasta in posizione fissa.

5. Misura con altri orientamenti del divisore ripetendo le fasi 2, 3 e 4.

6. Cambio riferimento. Ciascun insieme di misure eseguite con un orientamento della macchina fotografica viene convertito e riferito ad un unico sistema di riferimento per cui tutte le misurazioni vengono riferite ad un sistema di riferimento solidale con la base del divisore.

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 al divisore, 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 realizzati ve 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 si ricavano le coordinate del punto caratteristico tenendo conto del raggio del tastatore.

Altre forme realizzative possono essere impiegate, senza per questo

Claims (5)

1. TITOLO: METODO PER ESEGUIRE LA MISURA DEI PUNTI CARATTERISTICI DI AUTOVETTURE ED APPARECCHIATURA PER ATTUARE IL METODO RIVENDICAZIONI 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, - b. fissare una, o più, macchine fotografiche ad un divisore solidale con detta struttura rigida, essendo tale divisore in grado di assumere più orientamenti noti, - 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 ciascuno di tali punti caratteristici della autovettura, - e. elaborare ciascuna fotografia in modo da ricavare per ognuna di esse la posizione dei punti caratteristici dell’autovettura riferita alla macchina fotografica, - f. ripetere le fasi b, c, d, e per ciascun nuovo orientamento del divisore, scelto in modo che la macchina fotografica inquadri una nuova porzione angolare che comprende altri punti caratteristici della autovettura, - g. elaborare le misure eseguite secondo i diversi orientamenti del divisore, in modo che tutte le misure dei punti caratteristici dell’autovettura siano riferite ai punti caratteristici dell’autovettura stessa.
2. 2. Metodo secondo le precedenti rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che le aberrazioni ottiche della macchina fotografica sono state compensate.
3. 3. 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, - un divisore sul quale è fissata almeno una macchina fotografica, e che viene posizionato manualmente in modo da assumere l’orientamento voluto, - 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.
4. 4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 3 caratterizzata dal fatto che l’elemento di misura del tastatore è la punta di un cono.
5. 5. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni 3 e 4 caratterizzata dal fatto che impiega più tastatori che possono essere fissati uno alla volta al telaietto mobile.