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FR2702856A1 - Image-assisted position tracking method and device for carrying out said method. - Google Patents

Image-assisted position tracking method and device for carrying out said method. Download PDF

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Publication number
FR2702856A1
FR2702856A1 FR9403069A FR9403069A FR2702856A1 FR 2702856 A1 FR2702856 A1 FR 2702856A1 FR 9403069 A FR9403069 A FR 9403069A FR 9403069 A FR9403069 A FR 9403069A FR 2702856 A1 FR2702856 A1 FR 2702856A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
unit
onk
bae
coordinate system
camera unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
FR9403069A
Other languages
French (fr)
Inventor
Lill Ernst
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space GmbH
Original Assignee
Deutsche Aerospace AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Aerospace AG filed Critical Deutsche Aerospace AG
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Pending legal-status Critical Current

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    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
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    • G05D1/0231Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means
    • G05D1/0246Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using optical position detecting means using a video camera in combination with image processing means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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Abstract

L'invention concerne un procédé, de repérage de l'orientation par rapport à un système de coordonnées fixes d'un système de coordonnées non fixe d'un objet (VM) piloté pour corriger la direction d'avance. L' objet piloté, (VM) est lié rigidement à un corps tridimensionnel (ONK) pourvu d'éléments optiques formant des points de référence optique (LQ1 - LQ5). Au moyen d'une unité, de prise de vues (BAE) disposée à une distance définie de l'objet, avec une liaison visuelle, on repère avec une précision élevée les éléments optiques (ONK). Dans une unité d'exploitation d'image (BV) associée, on détermine l'orientation des axes du système de coordonnées de l'objet piloté (KO N K ) par rapport au système de coordonnées fixe de l'unité de prise de vues (KB A E ) et on transmet les valeurs à une unité de commande (SE) pour commander les déplacements de l'objet (VM).The invention relates to a method of locating the orientation with respect to a fixed coordinate system of a non-fixed coordinate system of an object (VM) controlled to correct the direction of advance. The piloted object, (VM) is rigidly linked to a three-dimensional body (ONK) provided with optical elements forming optical reference points (LQ1 - LQ5). By means of a camera unit (BAE) arranged at a defined distance from the object, with a visual connection, the optical elements (ONK) are identified with high precision. In an associated image processing unit (BV), the orientation of the axes of the coordinate system of the controlled object (KO NK) is determined relative to the fixed coordinate system of the shooting unit ( KB AE) and the values are transmitted to a control unit (SE) to control the movements of the object (VM).

Description

I Procédé de repérage de position assisté par image et dispositif pour laI Image-assisted position finding method and device for

mise en oeuvre dudit procédé L'invention concerne un procédé qui permet de repérer par rapport à un système de coordonnées fixe l'orientation d'un système de  implementation of said method The invention relates to a method which makes it possible to identify with respect to a fixed coordinate system the orientation of a

coordonnées propre à un objet dont il s'agit de commander le déplace-  coordinates specific to an object whose movement it is to order

ment et d'exploiter celle-ci pour corriger la direction de visée (direc-  and use it to correct the aiming direction (direction

tion d'avance).tion in advance).

Dans l'état de la technique, il est connu de déterminer la po-  In the state of the art, it is known to determine the po-

sition d'un système de coordonnées non fixe dans l'espace, propre à un objet, par rapport à un système de coordonnées fixe Citons comme exemple le pilotage de l'avance lors du creusement de tunnels Dans ce cas, pour une avance linéaire prévue, on définit la direction d'avance souhaitée au moyen d'un rayon laser orienté avec précision Dans cette  sition of a coordinate system not fixed in space, specific to an object, compared to a fixed coordinate system Let us quote as example the piloting of the advance during the digging of tunnels In this case, for a planned linear advance , the desired direction of advance is defined by means of a precisely oriented laser beam In this

méthode dite à pilotage par rayon, on mesure l'écart de points de réfé-  so-called radius-controlled method, the difference in reference points is measured

rence appliqués sur l'arrière de la machine de creusement par rapport à  applied to the rear of the digging machine with respect to

la direction théorique indiquée par le rayon laser, les points de réfé-  the theoretical direction indicated by the laser beam, the reference points

rence étant le plus souvent constitués par des récepteurs optiques asso-  most often consisting of optical receivers associated

ciés à une électronique d'exploitation Toutefois, cette méthode ne  However, this method does not

permet pas de mesurer directement les mouvements de roulis, de tan-  not allow direct measurement of roll, tan-

gage et de lacet mais, du fait de la trajectoire qui en résulte, seulement leur mesure indirecte, avec de plus un certain retard Ceci se traduit  pledge and yawning but, because of the resulting trajectory, only their indirect measurement, with moreover a certain delay This translates

par le fait que la machine de creusement ne travaille pas en ligne droi-  by the fact that the digging machine does not work in a straight line

te, comme souhaité En fait, son déplacement varie dans les trois di-  te, as desired In fact, its displacement varies in the three di-

mensions autour du rayon laser directeur.  mensions around the directing laser beam.

Un autre inconvénient de cette méthode est qu'elle exige une  Another disadvantage of this method is that it requires a

"liaison visuelle" entre le laser et les capteurs optiques placés à l'ar-  "visual connection" between the laser and the optical sensors placed at the rear

rière de la machine de creusement Si celle-ci n'est plus assurée par  If the digging machine is no longer provided by

suite d'une courbure de la trajectoire, il faut déplacer le laser, opéra-  following a curvature of the trajectory, the laser must be moved, operating

tion qui exige une mesure et un réglage du rayon longs.  tion which requires long measurement and adjustment of the radius.

A cela s'ajoute le fait que l'utilisation d'appareils à laser est soumise à une réglementation stricte pour des raisons " de protection de la vue" et il est fréquent que l'on ne puisse pas utiliser de tels appa- reils pour cette raison L'utilisation de gyromètres à trois axes permettrait d'éviter les inconvénients mentionnés Elle n'est cependant pas envisageable dans la majorité des applications pratiques en raison des conditions d'utilisation dures, de la nécessité de procéder périodiquement à un  Added to this is the fact that the use of laser devices is subject to strict regulations for "sight protection" reasons and it is common that such devices cannot be used for this reason The use of three-axis gyros would avoid the drawbacks mentioned. It is however not possible in most practical applications because of the harsh conditions of use, the need to periodically perform a

contrôle des coordonnées et également pour des raisons de coût.  control of the coordinates and also for reasons of cost.

L'objet de la présente invention est de proposer un procédé ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de celui-ci qui permette de repérer en continu, pratiquement sans complication et sans dépense supplémentaires mais avec une précision élevée, l'orientation des axes d'un objet manoeuvrable, par exemple d'une machine de creusement de  The object of the present invention is to provide a method and a device for the implementation thereof which makes it possible to identify continuously, practically without complication and without additional expense but with high precision, the orientation of the axes of a maneuverable object, for example of a machine for digging

tunnels par rapport au système de coordonnées fixe de l'observateur.  tunnels relative to the observer's fixed coordinate system.

Le problème est résolu par le fait que l'on relie rigidement l'unité à piloter (par exemple la machine de creusement de tunnels) à  The problem is solved by the fact that the unit to be piloted is rigidly connected (for example the tunneling machine) to

un corps de référence tridimensionnel pourvu d'éléments optiques ser-  a three-dimensional reference body provided with optical elements

vant de points de référence optiques, qu'au moyen d'une unité de prise de vues disposée à une distance définie avec une liaison visuelle on repère avec une précision élevée les éléments optiques et que, dans une unité d'exploitation d'image associée, on détermine l'orientation  in front of optical reference points, that by means of a shooting unit arranged at a defined distance with a visual connection, the optical elements are identified with high precision and that, in an associated image processing unit , we determine the orientation

des axes du système de coordonnées de l'unité à commander par rap-  axes of the unit coordinate system to be controlled by

port au système de coordonnées de l'unité de prise de vues et on trans-  port to the coordinate system of the camera unit and we trans-

met les valeurs à une unité de commande pour commander les déplace-  puts the values to a control unit to control the moves

ments.ment.

Conformément à un perfectionnement de l'invention, les élé-  In accordance with an improvement of the invention, the elements

ments optiques sont agencés sur le corps tridimensionnel de maniere à  optical elements are arranged on the three-dimensional body so as to

garantir une identification univoque des axes de celui-ci.  guarantee a clear identification of its axes.

Conformément à un autre perfectionnement de l'invention, on mesure avec précision la position du corps de référence optique par  According to another improvement of the invention, the position of the optical reference body is precisely measured by

rapport à l'unité à piloter et la position des points de référence opti-  relation to the unit to be controlled and the position of the reference points

ques les uns par rapport aux autres et on stocke les valeurs dans la mé-  as compared to each other and we store the values in the met

moire d'un calculateur du système.memory of a system computer.

Conformément à un autre perfectionnement de l'invention, on  In accordance with another improvement of the invention, it is

règle de manière manuelle ou de manière automatique l'axe de détec-  adjusts the detection axis manually or automatically

tion de l'unité de prise de vue.tion of the shooting unit.

Au moyen d'un programme de suivi de visée intégré au calcu- lateur du système, on procède en continu à un réglage optimisé de l'unité de prise de vue selon la méthode de corrélation ou la méthode  By means of a sighting program integrated into the computer of the system, an optimal adjustment of the shooting unit is carried out continuously according to the correlation method or the method

des intensités.intensities.

Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'inven-  The device for implementing the method according to the invention

tion comprend un corps de référence optique tridimensionnel qui est  tion includes a three dimensional optical reference body which is

fixé rigidement à l'arrière de la machine de creusement et dont les an-  rigidly fixed to the rear of the digging machine and whose an-

gles sont pourvus de sources lumineuses dont l'émission est agencée de manière à permettre une identification individuelle spectrale et  They are provided with light sources, the emission of which is arranged so as to allow individual spectral identification and

temporelle univoque ainsi qu'une unité de prise de vues munie d'un ob-  unequivocal time camera as well as a camera unit

jectif à focale variable qui est associée au corps de référence et est  variable focal length which is associated with the reference body and is

disposée à une distance déterminée de la machine de creusement.  arranged at a determined distance from the digging machine.

Selon un mode de réalisation avantageux du dispositif  According to an advantageous embodiment of the device

conforme à l'invention, le corps de référence a la forme d'une pyrami-  according to the invention, the reference body has the shape of a pyramid

de aux angles de laquelle sont disposées les sources lumineuses.  of the angles of which the light sources are arranged.

Conformément à une variante du dispositif selon l'invention,  According to a variant of the device according to the invention,

l'unité de prise de vues à focale variale est montée à l'arrière de la ma-  the varial focal unit is mounted on the back of the camera

chine de creusement avec une orientation définie de ses axes et les  digging china with a defined orientation of its axes and

sources lumineuses servant de points de référence occupent une posi-  light sources serving as reference points occupy a posi-

tion fixe dans l'espace.fixed in space.

Conformément à un perfectionnement de l'invention, l'émis-  In accordance with an improvement of the invention, the transmitter

sion des différentes sources lumineuses est activée de manière sélecti-  the different light sources are selectively activated

ve par l'unité de commande.ve by the control unit.

Conformément à un autre perfectionnement du dispositif se-  In accordance with another improvement of the device se-

lon l'invention, un élément de détection lit le facteur de grossissement  lon invention, a detection element reads the magnification factor

de l'optique et le transmet au calculateur.  of the optics and transmits it to the computer.

Conformément à un autre perfectionnement du dispositif se-  In accordance with another improvement of the device se-

lon l'invention, aux fins d'assurer le repérage de la machine de creuse-  lon the invention, for the purpose of ensuring the location of the digging machine-

ment même lorsque la liaison visuelle entre l'unité de prise de vue et  even when the visual connection between the camera unit and

le corps de référence est interrompue, on mesure au cours de la pro-  the reference body is interrupted, we measure during the pro-

gression la position réciproque de points de référence optiques pré-  the reciprocal position of pre-

sents dans le voisinage de la machine ou créés de manière artificielle  smells in the vicinity of the machine or artificially created

en fonction de la vitesse de progression et de la trajectoire et préala-  depending on the speed of progression and the trajectory and before-

blement définis par l'unité de prise de vues par rapport au corps de ré-  clearly defined by the camera unit with respect to the camera body

férence. L'invention est décrite ci-après de manière détaillée en se ré-  ference. The invention is described below in detail in detail.

férant à des exemples de réalisation représentés sur les dessins Ceux-  referring to exemplary embodiments represented on the drawings.

ci montrent: figure 1, un schéma-bloc montrant le principe d'une machine de creusement et d'une unité de prise de vues avec les liaisons et les systèmes de coordonnées correspondants, figure 2, trois exemples ( 2 a 2 c) d'orientation du corps de  shown: Figure 1, a block diagram showing the principle of a digging machine and a camera unit with the corresponding links and coordinate systems, Figure 2, three examples (2 a 2 c) d body orientation

référence placé à l'arrière de la machine de creusement.  reference placed at the rear of the digging machine.

L'idée de base sur laquelle repose l'invention consiste à repé-  The basic idea on which the invention is based consists of

rer un corps tridimensionnel de forme adaptée à l'unité ou au support qui le porte, dans le cas présent une machine de creusement de tunnels VM, et pourvu d'éléments repérables optiquement tels que des diodes électro-luminescentes, etc et à créer ainsi un corps dit de référence optique ONK Ce corps de référence optique est observé en continu pendant l'avance de la machine au moyen d'une unité de prise de vues BAE grâca à laquelle on obtient en continu des informations sur l'orientation de chacun des axes dudit corps (système de coordonnées  rer a three-dimensional body of shape adapted to the unit or the support which carries it, in this case a machine for digging VM tunnels, and provided with optically identifiable elements such as light-emitting diodes, etc and to thus create a so-called ONK optical reference body This optical reference body is continuously observed during the advance of the machine by means of a BAE camera unit, from which information is continuously obtained on the orientation of each of the axes of said body (coordinate system

KNK) par rapport au système de coordonnées de l'observateur (systè-  KNK) relative to the observer's coordinate system (system-

me de coordonnées KBAE), lesquelles informations sont transmises à  me of KBAE coordinates), which information is transmitted to

une unité de commande SE aux fins de corriger la visée.  an SE control unit for the purpose of correcting the aim.

L'orientation du système de coordonnées de l'unité VM dont  The orientation of the coordinate system of the VM unit including

il s'agit de piloter le mouvement et qui est équipée du corps de réfé-  this is to control the movement and which is equipped with the reference body

rence ONK mentionné précédemment est déterminée de manière simple  rence ONK mentioned above is determined in a simple way

et avec une grande précision en repérant optiquement ledit corps à l'ai-  and with great precision by optically locating said body with the aid of

de de l'unité de prise de vues BAE et en exploitant les données à l'aide  from the BAE camera unit and using the data using

de l'unité d'exploitation d'images BV associée.  of the associated BV image processing unit.

Les caractéristiques de l'unité de prise de vues BAE et la for-  The characteristics of the BAE camera unit and the form

me géométrique du corps de référence ONK étant connues, on calcule  me geometric of the ONK reference body being known, we calculate

à partir des données de l'image, outre l'orientation des axes, directe-  from the image data, in addition to the orientation of the axes, direct-

ment la distance qui sépare l'objet de l'unité de prise de vues Les va-  the distance between the object and the camera unit.

leurs ainsi obtenues sont avantageusement utilisées pour la commande très précise des déplacements Le procédé décrit plus haut peut être  their thus obtained are advantageously used for the very precise control of displacements The process described above can be

utilisé et mis en oeuvre dans de nombreuses situations.  used and implemented in many situations.

Un exemple de réalisation de l'invention est présenté ci-après  An exemplary embodiment of the invention is presented below

à partir de l'exemple d'une machine de creusement de tunnels.  from the example of a tunneling machine.

La figure 1 montre de manière schématique cet exemple de réalisation Le corps de référence optique ONK décrit précédemment est fixé rigidement sur l'arrière de la machine de creusement VM Ce  Figure 1 shows schematically this embodiment The ONK optical reference body described above is rigidly fixed to the rear of the VM Ce digging machine

corps de référence ONK est agencé de manière à permettre une identi-  ONK reference body is arranged to allow identification

fication univoque de ses axes Un corps de forme sphérique par exem-  unequivocal fication of its axes A body of spherical shape for example-

ple serait totalement inadapté en raison de son degré de symétrie éle-  ple would be totally unsuitable due to its high degree of symmetry

vé; comme le montrent les figures 2 a à 2 c, le corps se présente sous la  vé; as shown in Figures 2 a to 2 c, the body appears under the

forme d'une pyramide dans le cas présent.  form of a pyramid in this case.

On mesure avec précision la position du corps de référence ONK par rapport à la machine de creusement VM ainsi que la position des points de référence optiques LQ 1 à LQ 5 les uns par rapport aux autres et on les mémorise dans le système d'exploitation d'image Au  The position of the reference body ONK is precisely measured relative to the digging machine VM as well as the position of the optical reference points LQ 1 to LQ 5 relative to each other and they are stored in the operating system d image

niveau des angles qui, simultanément, constituent les points de réfé-  level of the angles which, simultaneously, constitute the reference points

rence mentionnés pour le procédé de mesure sont disposées des sour-  References mentioned for the measurement process are arranged with the sources

ces de lumière LQ 1 à LQ 5 avec des caractéristiques d'émission défi-  light LQ 1 to LQ 5 with defined emission characteristics

nies sur le plan du spectre et dans le temps afin de permettre l'identifi-  spectrum and over time to allow identifi-

cation individuelle univoque L'émission de chaque source de lumière  unequivocal individual cation The emission of each light source

est commandée de manière ciblée par l'unité de commande.  is controlled in a targeted manner by the control unit.

A une distance de par exemple 50 m, laquelle est déterminée par l'application, se trouve l'unité de prise de vue BAE pourvue d'un objectif à focale variable Un capteur lit avec précision le facteur de  At a distance of for example 50 m, which is determined by the application, there is the BAE camera unit provided with a variable focal length lens. A sensor reads the factor of

grossissement (éloignement ou rapprochement) de l'optique et le trans-  magnification (distance or approximation) of the optics and the

met au calculateur du système La position et la direction d'observa-  puts to the computer of the system The position and the direction of observation

tion de l'unité de prise de vues BAE sont déterminées avec précision  the BAE camera unit are precisely determined

par le système de coordonnées KBM En règle générale la représenta-  by the KBM coordinate system As a rule, the representation

tion du corps de référence ONK occupe la totalité du format de l'ima-  ONK reference body occupies the entire image format

ge; c'est la raison d'être de l'optique à focale variable de l'unité de pri-  ge; this is the reason for the variable focus optics of the lens unit.

se de vues BAE.BAE views.

Lorsque la direction d'observation est perpendiculaire à la base de corps de référence ONK, qui dans le cas présent a la forme d'une pyramide (voir figure 2 a), le point de référence LQ 5 apparaît au centre de l'image comme le montre la figure 2 b Tout écart de position ou de direction du corps de référence ONK et, par suite, de la machine de creusement VM par rapport à l'unité de prise de vues BAE entraîne  When the direction of observation is perpendicular to the base of the reference body ONK, which in this case has the shape of a pyramid (see Figure 2 a), the reference point LQ 5 appears in the center of the image as as shown in FIG. 2 b Any deviation in position or direction of the reference body ONK and, consequently, of the digging machine VM relative to the camera unit BAE causes

une modification de la position des images de tous les points de réfé-  a modification of the position of the images of all the reference points

rence LQ 1 à LQ 5 par rapport à l'unité de prise de vues BAE Si par exemple l'axe longitudinal de la machine de creusement VM a pivoté  rence LQ 1 to LQ 5 with respect to the BAE camera unit If for example the longitudinal axis of the VM digging machine has pivoted

vers le bas par rapport à la direction d'observation, on obtient la posi-  down with respect to the direction of observation, we obtain the posi-

tion des points de référence représentée sur la figure 2 c Celle-ci est  tion of the reference points shown in Figure 2 c This is

calculée au moyen d'algorythmes connus et le calculateur SR détermi-  calculated using known algorithms and the SR calculator determined

ne à partir des données obtenues la distance actuelle et l'orientation  do from the data obtained the current distance and orientation

axiale du corps de référence ONK par rapport au système de coordon-  axis of the ONK reference body with respect to the coordinate system

nées de référence de l'unité de prise de vues BAE.  BAE camera reference numbers.

Lorsque des données d'étude concernant l'évolution de l'avan-  When study data concerning the evolution of the

ce sont stockées dans une mémoire du système, celles-ci peuvent être comparées aux données réelles et des signaux de correction peuvent être envoyés à l'unité de commande de la machine de creusement en  these are stored in a system memory, these can be compared with the actual data and correction signals can be sent to the control unit of the digging machine in

cas d'écart On a ainsi une avance automatique avec une précision op-  case of deviation We thus have an automatic advance with an op-

timale par rapport aux données du plan.  timal to plan data.

Il est prévu dans un deuxième mode de réalisation de fixer  It is provided in a second embodiment to fix

l'unité de prise de vues BAE avec une orientation axiale définie rigi-  BAE camera unit with a rigidly defined axial orientation

dement sur l'objet qui se déplace dans le cas présent sur la machine de creusement VM et de donner aux points de référence LQ 1 à LQ 5 à mesurer une position fixe dans l'espace La méthode de mesure, etc  dement on the object which moves in the present case on the digging machine VM and to give to the reference points LQ 1 to LQ 5 to measure a fixed position in space The method of measurement, etc

est analogue à celle décrite précédemment.  is similar to that described above.

Dans une variante de réalisation particulière, lorsque la pro-  In a particular embodiment, when the pro-

gression a lieu en courbe avec cependant une liaison visuelle on modi-  gression takes place in a curve, with a visual connection, however,

fie manuellement ou de manière automatique le réglage de la position de l'axe de l'unité de prise de vues BAE Dans tous les cas, on mesure avec précision les variations au niveau de la direction d'observation et  manual or automatic adjustment of the position of the axis of the BAE camera unit In all cases, variations in the direction of observation are precisely measured and

on les transmet en tant que données actualisées au calculateur du sys-  they are transmitted as updated data to the computer of the system.

tème pour l'exploitation du nouvel ensemble de points S'il faut suivre des déplacements rapides, un programme de suivi de cible (visée) qui travaille soit selon la méthode de corrélation soit selon la méthode des intensités assure un suivi (réglage) fiable constamment optimisé, de l'unité de prise de vues BAE Les algorythmes utilisés pour cela font  teme for the exploitation of the new set of points If it is necessary to follow fast displacements, a program of follow-up of target (aiming) which works either according to the correlation method or according to the method of intensities ensures a reliable follow-up (adjustment) optimized, from the BAE camera unit The algorithms used for this make

partie de l'état de la technique.part of the state of the art.

Ces mesures ont pour résultat que la représentation du corps  These measurements result in the representation of the body

de référence ONK remplit la totalité du format d'image Ainsi la réso-  ONK reference file fills the entire image format Thus the resolution

lution, donnée par exemple par le nombre de pixels de l'élément à transfert de charge (CCD), est elle utilisée pour obtenir une précision  lution, given for example by the number of pixels of the charge transfer element (CCD), is it used to obtain an accuracy

de mesure maximale.maximum measurement.

Il existe de nombreuses possibilités d'agencements du dispo-  There are many possibilities of arrangement of the

sitif Ainsi peut-on utiliser pour repérer la position du corps de réfé-  So it can be used to identify the position of the reference body

rence ONK la projection sur le plan d'image de l'unité de prise de vues BAE des surfaces de référence définies par les points de référence  rence ONK the projection on the image plane of the BAE camera of the reference surfaces defined by the reference points

LQ 1 LQ 5; ces surfaces de référence peuvent être agencées indivi-  LQ 1 LQ 5; these reference surfaces can be arranged individually

duellement, par exemple couleur ou comportement à l'émission, de ma-  dual, for example color or emission behavior,

nière à permettre sur la base de ces caractéristiques une identification  to allow identification on the basis of these characteristics

rapide et sans aucun doute possible par l'unité de traitement d'image.  fast and undoubtedly possible by the image processing unit.

En adaptant la représentation optique du corps de référence optique ONK sur le détecteur de l'unité de prise de vues, par exemple un élément CCD, on obtient une précision de mesure maximale en ce qui concerne l'orientation de l'axe et la distance En lisant et en tenant  By adapting the optical representation of the ONK optical reference body on the detector of the camera unit, for example a CCD element, maximum measurement accuracy is obtained with regard to the orientation of the axis and the distance Reading and holding

compte des paramètres d'image de l'unité de prise de vues BAR on dé-  account of the image parameters of the BAR camera unit on

termine la distance entre le corps de référence optique ONK et l'unité de prise de vues BAE, laquelle est réglée manuellement ou de manière automatique de telle sorte que l'on obtienne une image optimale du corps de référence, que les écarts angulaires soient déterminés avec précision et que ces données comme indiqué précédemment soient prises en compte pour la commande de l'avance de l'objet (machine de creusement).  ends the distance between the optical reference body ONK and the camera unit BAE, which is adjusted manually or automatically so that an optimal image of the reference body is obtained, so that the angular deviations are determined with precision and that these data as indicated above are taken into account for the control of the advance of the object (digging machine).

Lorsque l'unité de prise de vues est montée sur l'objet mobi-  When the camera unit is mounted on the moving object

le, une autre variante de réalisation de l'invention consiste après avoir  the, another alternative embodiment of the invention consists after having

défini la position du corps de référence, à mesurer la position par rap-  defines the position of the reference body, to measure the position in relation

port au corps de référence de points de référence existant naturelle-  port to the reference body of existing natural reference points-

ment ou de points de référence créés artificiellement pendant la pro-  or artificially created reference points during pro-

gression de la machine de creusement VM On obtient ainsi un premier  gression of the VM digging machine We thus obtain a first

jeu de points optiques de référence Lors de la poursuite du déplace-  set of reference optical points When continuing to move

ment on repère des jeux supplémentaires de points de référence et on mesure leur position par rapport aux coordonnées de position des points précédents Cette méthode permet d'obtenir pour la détection assistée par image de la position une suite de points de repère dans l'espace à partir desquels on peut piloter la machine de creusement même dans les cas o la liaison visuelle qui existait à l'origine entre  additional sets of reference points are identified and their position relative to the position coordinates of the preceding points is measured. This method makes it possible to obtain, for image-assisted detection of the position, a series of reference points in the from which we can control the digging machine even in cases where the visual connection that originally existed between

l'unité de prise de vues BAE et le corps de référence est interrompue.  the BAE camera unit and the reference body is interrupted.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1 Procédé permettant de repérer l'orientation par rapport à un système de coordonnées fixes d'un système de coordonnées propre à un objet dont il s'agit de commander le déplacement et d'utiliser celle-ci pour corriger la direction de visée (direction d'avance), caractérisé par le fait que l'unité à piloter (VM) (par exemple une machine de creuse- ment de tunnels) est liée rigidement à un corps tridimensionnel pourvu d'éléments optiques (ONK) formant des points de référence optique  1 Method for locating the orientation with respect to a fixed coordinate system of a coordinate system specific to an object whose movement is to be controlled and to use this to correct the sighting direction (direction in advance), characterized in that the unit to be piloted (VM) (for example a tunneling machine) is rigidly linked to a three-dimensional body provided with optical elements (ONK) forming reference points optical (LQ 1 LQ 5), qu'au moyen d'une unité de prise de vues (BAE) dispo-  (LQ 1 LQ 5), that by means of a camera unit (BAE) available sée à une distance définie avec une liaison visuelle on repère avec une précision élevée les éléments optiques (ONK) et que, dans une unité d'exploitation d'image (BV) associée, on détermine l'orientation des axes du système de coordonnées de l'unité à commander (KONK) par rapport au système de coordonnées de l'unité de prise de vues (KBAE)  At a defined distance with a visual link, the optical elements (ONK) are identified with high precision and, in an associated image processing unit (BV), the orientation of the axes of the coordinate system is determined. the unit to be controlled (KONK) relative to the coordinate system of the camera unit (KBAE) et on transmet les valeurs à une unité de commande (SE) pour com-  and the values are transmitted to a control unit (SE) to com- mander les déplacements.order trips. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que  2 Method according to claim 1, characterized in that le corps tridimensionnel portant les éléments optiques (ONK) est agen-  the three-dimensional body carrying the optical elements (ONK) is arranged cé de manière à garantir une identification univoque de ses axes.  created in such a way as to guarantee a clear identification of its axes. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on mesure avec précision la position du corps de référence optique (ONK) par rapport à l'unité pilotée (VM) et la position des  3 Method according to claim 1 or 2, characterized in that the position of the optical reference body (ONK) with respect to the piloted unit (VM) and the position of the points de référence optiques (LQ 1 LQ 5) les uns par rapport aux au-  optical reference points (LQ 1 LQ 5) relative to each other tres et on mémorise les valeurs dans la mémoire d'un calculateur du  very and the values are stored in the memory of a computer of the système (SR).system (SR). 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,  4 Method according to any one of claims 1 to 3, caractérisé par le fait que l'axe de détection de l'unité de prise de vues  characterized in that the detection axis of the camera unit (BAE) peut être ajusté manuellement ou de manière automatique.  (BAE) can be adjusted manually or automatically. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,  Process according to any one of Claims 1 to 4, caractérisé par le fait qu'au moyen d'un programme de suivi de cible  characterized in that by means of a target tracking program inclus dans le calculateur du système (SR) on opère en continu un ré-  included in the system calculator (SR), a continuous glage optimisé de l'unité de prises de vues (BAE) selon la méthode de  optimized setting of the shooting unit (BAE) according to the corrélation ou selon la méthode des intensités.  correlation or according to the intensity method. 6 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la reven-  6 Device for implementing the method according to the resale dication 1, caractérisé par le fait qu'un corps de référence optique (ONK)  dication 1, characterized in that an optical reference body (ONK) tridimensionnel est fixé rigidement sur l'arrière de la machine de creuse-  three-dimensional is rigidly attached to the back of the digging machine- ment (VM), lequel corps de référence porte au niveau de ses angles des sources lumineuses (LQ 1 LQ 5) dont le comportement d'émission est aménagé sur le plan du spectre et dans le temps de manière à permettre une identification individuelle univoque et qu'une unité de prise de vues  ment (VM), which reference body carries at its angles light sources (LQ 1 LQ 5) whose emission behavior is arranged in terms of the spectrum and over time so as to allow unambiguous individual identification and that a camera unit (BAE) pourvue d'un objectif à focale variable placée à une distance défi-  (BAE) equipped with a variable focal length lens placed at a defined distance nie de la machine de creusement (VM) est associée au corps de référence.  of the digging machine (VM) is associated with the reference body. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la forme géométrique du corps de référence optique (ONK) est celle d'une pyramide aux angles de laquelle sont disposées les sources lumineuses  7 Device according to claim 6, characterized in that the geometric shape of the optical reference body (ONK) is that of a pyramid at the angles of which are arranged the light sources (LQ 1 LQ 5).(LQ 1 LQ 5). 8 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendi-  8 Device for implementing the method according to the claim cation 1, caractérisé par le fait que l'unité de prise de vues (BAE) pour-  cation 1, characterized in that the camera unit (BAE) for- vue d'un objectif à focale variable est montée avec une orientation axiale définie à l'arrière de la machine de creusement (VM) et que les sources  view of a variable focal length lens is mounted with an axial orientation defined at the rear of the digging machine (VM) and that the sources lumineuses (LQI LQ 5) à mesurer occupent en tant que points de réfé-  (LQI LQ 5) to be measured occupy as reference points rence une position fixe dans l'espace.  ment a fixed position in space. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8,  9 Device according to any one of claims 6 to 8, caractérisé par le fait que le comportement à l'émission des différentes sources lumineuses (LQ 1 LQ 5) est activé de manière ciblée par l'unité  characterized in that the emission behavior of the various light sources (LQ 1 LQ 5) is activated in a targeted manner by the unit de commande (SE).(SE). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9,  Device according to any one of Claims 6 to 9, caractérisé par le fait que le facteur de grossissement de l'optique (objec-  characterized by the fact that the magnification factor of the optics (object tif à focale variable) est lu par un capteur et transmis au calculateur du système. 11 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que, aux fms d'assurer le repérage de la machine de creusement même dans les cas o la liaison visuelle entre l'unité de prise de vue (BAE) et le  tif with variable focal length) is read by a sensor and transmitted to the computer of the system. 11 Device according to claim 8, characterized in that, at the fms to ensure the location of the digging machine even in cases where the visual connection between the shooting unit (BAE) and the corps de référence (ONK) est interrompue, on mesure au cours de la pro-  reference body (ONK) is interrupted, it is measured during the pro- gression la position réciproque de points de référence optiques présents  gression the reciprocal position of optical reference points present dans le voisinage de la machine ou créés de manière artificielle en fonc-  in the vicinity of the machine or artificially created in function tion de la vitesse de progression et de la trajectoire et préalablement défi-  progression speed and trajectory and previously defined nis par l'unité de prise de vues par rapport au corps de référence.  defined by the camera unit with respect to the reference body.
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