FR2907949A1

FR2907949A1 - Dispositif de surveillance optoelectronique par test de dynamisation, et procede de controle associes audit dispositif.

Info

Publication number: FR2907949A1
Application number: FR0758633A
Authority: FR
Inventors: Ingolf Braune; Martin Wustefeld
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2008-05-02
Also published as: DE102007008806C5; US7710548B2; US20080106724A1; DE102007008806B3; ITMI20071931A1

Abstract

Dans ledit dispositif (1), une unité de test (5-7) est réalisée pour vérifier l'aptitude fonctionnelle d'un élément récepteur (4). Ladite unité (5-7) est réalisée, en outre, pour modifier adéquatement la lumière incidente dans ledit élément récepteur (4), de manière que ledit élément (4) reçoive une lumière correspondant à un éloignement préétabli ou à un éloignement altéré d'une valeur connue.

Description

1 La présente invention se rapporte à un dispositif de surveillance

optoélectronique comprenant au moins une source lumineuse et au moins un élément récepteur pouvant déterminer l'éloignement d'un objet sur la base de la réception d'une lumière émanant de ladite source lumineuse et réfléchie par ledit objet, une unité de test dudit dispositif étant réalisée pour vérifier l'aptitude fonctionnelle de l'élément récepteur. L'invention concerne, par ailleurs, un procédé de contrôle pour un dispositif de surveillance optoélectronique comprenant au moins une source lumineuse et au moins un élément récepteur pouvant déterminer l'éloignement d'un objet sur la base de la réception d'une lumière émanant de ladite source lumineuse et réfléchie par ledit objet, l'aptitude fonctionnelle étant testée. Des dispositifs de surveillance optoélectroniques sont utilisés dans un grand nombre d'applications allant de la sûreté antivol jusqu'à la sécurisation de machines dangereuses devant se mettre automatiquement hors fonction, en temps utile, lors du rapprochement d'un objet et notamment du personnel opérateur. Une exigence particulière, technique et interprétative, est alors imposée à des dispositifs de surveillance télémétrique qui, non seulement, détectent la présence d'un objet, mais déterminent également à quel éloignement il se trouve. Une telle détermination d'éloignement est particulièrement utile dans des applications dans lesquelles un robot mobile traverse une région à laquelle peut également avoir accès un personnel opérateur ou un autre personnel. Ledit robot peut, par exemple, alerter à partir d'un éloignement déterminé, ou bien commuter à un mode plus lent afin de se mettre totalement à l'arrêt en cas d'outrepassement d'un éloignement critique. Un robot mobile impose des impératifs particulièrement forts, à l'interprétation, du fait des circonstances 2907949 2 environnementales se modifiant en permanence dans son champ de vision. Dans des applications à l'industrie de l'automobile, l'on utilise des caméras engendrant des 5 images à résolution d'éloignement, en temps réel, afin d'optimaliser une commande de coussins de sécurité gonflables. Le maintien de l'assise des occupants en cas d'accident est alors constaté, sur la base des éloignements, de manière à y adapter le déclenchement du 10 coussin de sécurité. En outre, des images à résolution d'éloignement servent à l'identification et à la classification d'autres usagers du trafic tels que des automobiles, des bicyclettes ou des piétons. Une autre application est le respect automatique des distances vis-à- 15 vis de véhicules précédents. Une condition préalable fondamentale, pour la surveillance, réside dans l'aptitude fonctionnelle des capteurs à l'aide desquels l'image de la zone surveillée est enregistrée. Dans ce cas, il doit notamment être établi 20 une distinction visant à établir si l'information d'image instantanée correspond encore aux conditions extérieures, ou bien si une image s'est "figée". Cela ne peut pas être constaté aisément, car une image constante peut exprimer aussi bien un environnement inchangé, qu'un 25 dysfonctionnement du capteur. En présence de capteurs d'images enregistrant des informations de luminosité, l'on connaît par exemple, d'après le document WO-01/78411, des procédés de contrôle de l'aptitude fonctionnelle des pixels. A cette fin, un 30 profil de contraste fixe de la zone surveillée peut être décalé vis-à-vis du capteur d'images ; la luminosité de régions individuelles peut également être modifiée par une illumination additionnelle ; ou bien l'aptitude fonctionnelle dudit capteur peut être contrôlée au moyen 35 d'un objet ou d'un profil de test mû de manière autonome. Ces procédés sont toutefois inadéquats pour mesurer des 2907949 3 éloignements, dans la mesure où des variations de luminosité sont concernées, et des mouvements effectués soit par le capteur, soit par des objets de test proprement dits, sont mécaniquement complexes et devraient, de 5 surcroît, faire varier non pas uniquement les luminosités, mais aussi l'éloignement. L'on connaît, par ailleurs, des explorateurs à laser qui balaient une zone de surveillance à l'aide d'un rayon laser (par exemple, au moyen d'un miroir tournant), 10 et déterminent les éloignements respectifs sur la base de la lumière réfléchie. Une cible de référence, pouvant même se trouver à l'intérieur du boîtier du dispositif de surveillance, peut être offerte à ce rayon laser, dans une partie du secteur à travers lequel il se meut. Si le 15 dispositif identifie correctement l'éloignement de la cible de référence, il est encore fonctionnellement fiable. Là encore, cependant, des pièces mobiles sont nécessaires au mouvement de balayage exploratoire du rayon laser ; et ce procédé de contrôle ne peut absolument pas être mis en 20 oeuvre si, pour opérer, l'on souhaite remplacer un rayon laser par une puce réceptrice fournissant une image télémétrique en forme de lignes ou de matrice. De par la demande de brevet DE-101 38 960 Al, l'on connaît un dispositif de surveillance d'une zone spatiale, 25 qui comporte deux unités d'enregistrement d'images mutuellement agencées selon un angle de 90 et enregistrant la même zone spatiale par l'intermédiaire d'un séparateur de rayonnements, des valeurs d'éloignement étant alors calculées à partir de luminosités différentes dans les deux 30 unités d'enregistrement d'images. L'aptitude fonctionnelle est contrôlée à l'aide d'un autotest dans lequel une illumination de la zone spatiale est mise en fonction, et hors fonction, en vue de la dynamisation forcée de l'environnement observé. Certes, cela permet de repérer si 35 le dispositif réagit encore dans l'absolu, mais il n'est néanmoins procédé à aucune sorte de contrôle relatif à 2907949 4 l'exactitude des valeurs d'éloignement calculées sur la base des différences de luminosité. D'après les enseignements de la demande de brevet DE-AI-10 2004 035 243, il est procédé à une modification 5 temporelle d'illumination, dans un système à caméra dédié à la surveillance d'une zone dangereuse, en recourant par exemple à une modulation, puis ces modifications sont enregistrées dans une sonde expérimentale. Ensuite, le dispositif teste lui-même son aptitude fonctionnelle en 10 contrôlant si les images, enregistrées par la caméra, varient en concordance avec la modification mesurée par la sonde expérimentale. De la sorte, cependant, non seulement il n'est procédé à aucun contrôle de valeurs d'éloignement mesurées ; qui plus est, le système à caméra proprement dit 15 n'est pas en mesure d'enregistrer des éloignements, mais opère en mode bidimensionnel. L'invention a par conséquent pour objet, dans un dispositif de surveillance optoélectronique à détermination d'éloignement, de permettre un test fonctionnel peu 20 coûteux. Le dispositif de surveillance optoélectronique conforme à l'invention est caractérisé par le fait que l'unité de test, réalisée pour vérifier l'aptitude fonctionnelle, est en outre réalisée pour modifier 25 adéquatement la lumière incidente dans l'élément récepteur, de telle sorte que ledit élément reçoive de la lumière en concordance avec un éloignement préétabli ou altéré d'une valeur connue. Le procédé de contrôle selon l'invention, destiné 30 audit dispositif de surveillance, est caractérisé par le fait que la lumière incidente dans l'élément récepteur est adéquatement modifiée de façon telle qu'elle corresponde à un éloignement préétabli ou à un éloignement altéré d'une valeur connue ; et par le fait qu'un test est effectué pour 35 déterminer si ledit élément récepteur délivre l'éloignement préétabli, ou l'éloignement altéré de la valeur connue. 2907949 5 Les solutions proposées offrent l'avantage consistant en ce que des erreurs du dispositif de surveillance peuvent être identifiées de manière simple et sûre, également devant un arrière-plan constant. Dans ce 5 cas, le test se fonde uniquement sur des composants optoélectroniques et ne réclame aucun autre agencement mécanique du type requis, par exemple, pour imprimer des mouvements à un rayon laser ou à un échantillon expérimental. 10 La solution conforme à l'invention se fonde alors sur le principe d'une dynamisation des signaux d'entrée destinés à l'élément récepteur. Cela a lieu par manipulation adéquate de la lumière incidente dans ledit élément et imprimant, à un environnement, la dynamique 15 requise pour le test. De manière avantageuse, plusieurs éléments récepteurs sont regroupés en une rangée ou sur une surface, notamment en tant que ligne ou matrice, et fournissent par conséquent une image pixels à résolution d'éloignement. Une 20 telle image d'éloignement autorise des interprétations notablement plus précises qu'un élément récepteur individuel. La pluralité d'éléments récepteurs peut être implantée de manière simple sur une puce réceptrice, en étant agencée comme une ligne ou une matrice. 25 De préférence, la source lumineuse et/ou l'élément récepteur est (sont) immobile(s) vis-à-vis du dispositif de surveillance. Dans l'absolu, cela est possible uniquement du fait que le test repose sur des composants optoélectroniques, et non pas sur un mouvement mécanique. 30 Dans le même temps, cela se conjugue à l'avantage conféré par la faculté de renoncer à de quelconques systèmes mécaniques de mise en mouvement, qui sont complexes et réclament une maintenance. De préférence, l'unité de test modifie la lumière 35 incidente au moyen d'une illumination additionnelle diffusant dans l'élément récepteur. Il s'agit là d'une 2907949 6 vérification interne qui n'est absolument pas tributaire de l'environnement observé. Ainsi, le test s'opère fiablement et indépendamment de la lumière environnante. Optimalement, l'illumination additionnelle est 5 introduite par l'intermédiaire d'un séparateur de rayonnements. Pour des considérations géométriques, ladite illumination additionnelle ne peut pas être montée directement devant l'élément récepteur, faute de quoi elle se trouverait sur le trajet de la lumière émanant de la 10 zone de surveillance. Un séparateur de rayonnements résout ce problème géométrique de manière opportune. En variante, l'illumination additionnelle diffuse directement dans l'élément récepteur. De la sorte, aucune lumière n'est perdue par le séparateur de rayonnements, 15 l'illumination additionnelle devant, néanmoins, être structurellement agencée de façon telle qu'elle autorise encore le passage de la lumière provenant de la zone de surveillance. De préférence, l'illumination additionnelle est de 20 réalisation annulaire. Elle offre, de ce fait, une géométrie simple autorisant le passage de la lumière émanant de la zone surveillée. Avantageusement, la source lumineuse est réalisée en vue de l'émission d'une impulsion lumineuse de mesure, 25 et l'élément récepteur est réalisé en vue d'une détermination de l'éloignement sur la base du temps de propagation de ladite impulsion lumineuse de mesure, sachant que l'unité de test est réalisée pour diffuser dans l'élément récepteur, par l'intermédiaire de l'illumination 30 additionnelle, une impulsion lumineuse de test présentant une temporisation préétablie, positive ou négative, vis-à-vis de l'émission de l'impulsion lumineuse de mesure. Une telle temporisation est perçue, par l'élément récepteur, comme un temps de propagation de la lumière et donc comme 35 un éloignement, ce qui autorise une vérification sûre de son aptitude fonctionnelle. 2907949 7 De préférence, la source lumineuse est réalisée en vue de l'émission d'une impulsion lumineuse de mesure, et l'élément récepteur est réalisé en vue d'une détermination de l'éloignement sur la base du temps de propagation de 5 ladite impulsion lumineuse de mesure, sachant que l'unité de test est réalisée pour diffuser dans l'élément récepteur, par l'intermédiaire de l'illumination additionnelle, une impulsion lumineuse de test sans temporisation. Cela représente un test plus simple que 10 celui mentionné dans le paragraphe qui précède, et dans lequel la mesure porte non pas sur un éloignement variable, mais uniquement sur la longueur fixe du trajet optique depuis l'illumination additionnelle jusqu'au récepteur de lumière. Ce test ne contrôle pas toutes les erreurs 15 envisageables ; si, toutefois, il est couronné de succès, cela procure la certitude que le récepteur de lumière fonctionne encore et est également en mesure, au moins dans le principe, de déterminer des éloignements. De préférence, la source lumineuse est réalisée en 20 vue de l'émission d'une lumière modulée, et l'élément récepteur est réalisé en vue d'une détermination de l'éloignement sur la base de la phase de la lumière modulée, sachant que l'unité de test est réalisée pour diffuser dans l'élément récepteur, par l'intermédiaire de 25 l'illumination additionnelle, de la lumière modulée présentant une phase prédéterminée. Dans cette forme de réalisation, le déphasage artificiel est interprété comme une mesure de l'éloignement, et l'aptitude fonctionnelle de l'élément récepteur est par conséquent testée. 30 Concernant la position de la phase, tout comme dans le cas du temps de propagation de l'impulsion, le test peut avoir lieu avec ou sans temporisation artificielle. En tant que test simple, correspondant au test du temps de propagation de l'impulsion sans temporisation, une phase 35 peut être affectée à la lumière modulée, de façon telle que l'éloignement à mesurer corresponde, précisément, à la 2907949 8 longueur du trajet optique depuis l'illumination additionnelle jusqu'au récepteur de lumière ("phase zéro"). Toutefois, ladite phase peut aussi être décalée artificiellement, ce qui correspond, en définitive, à une 5 temporisation artificielle positive ou négative. Avantageusement, l'unité de test est réalisée pour vérifier l'exactitude d'un éloignement apparent établi, lors d'un test, à partir de la lumière modifiée, par comparaison avec l'éloignement escompté, ladite exactitude 10 étant comparée à une exactitude minimale, et sachant qu'il est notamment prévu une sonde thermométrique afin d'utiliser, pour la comparaison, une exactitude minimale tributaire de la température et dérivée d'une courbe caractéristique de température mémorisée. Au cours du test, 15 par conséquent, il n'est pas uniquement constaté que des éloignements peuvent encore être mesurés dans l'absolu. Etant donné que le résultat escompté de la mesure expérimentale de l'éloignement est fixe, l'erreur de mesure relative peut, elle aussi, être déterminée par simple 20 comparaison. Il est possible de fixer au préalable, à ces erreurs de mesure, des limites jusqu'auxquelles le dispositif de surveillance est encore réputé fonctionner correctement. Du fait que la précision du récepteur de lumière est tributaire de la température, des limites de 25 précision peuvent être déterminées avec une plus grande exactitude lorsque la température instantanée est connue et lorsqu'il est procédé à une correction sur la base d'une courbe caractéristique de température préalablement mesurée et mémorisée. 30 De préférence, le dispositif de surveillance présente un disque protecteur et l'illumination additionnelle diffuse sa lumière dans l'élément récepteur à travers ledit disque protecteur, sachant que l'unité de test est notamment réalisée, en plus, pour comparer une 35 intensité escomptée de l'illumination additionnelle à l'intensité effective, en vue de contrôler la perméabilité 2907949 9 dudit disque protecteur à la lumière. L'effet de diaphragme, exercé par le disque protecteur, offre l'avantage essentiel consistant en ce que ledit disque protecteur constitue, lui aussi, une source d'erreur 5 potentielle, si bien qu'une plus grande partie du trajet optique de la lumière est testée, en service, lorsque ledit disque est traversé par des rayons. De surcroît, le disque protecteur absorbe une partie de l'intensité lumineuse, de sorte que le récepteur de lumière n'est plus amené aussi 10 aisément à saturation par l'effet de diaphragme. Pour finir, il est également possible d'envisager une forme de réalisation dans laquelle la source lumineuse extérieure conçue pour l'effet de diaphragme est utilisée en vue du test, en ce sens que la lumière de ladite source est 15 directement orientée sur le récepteur de lumière, à travers le disque protecteur, ce qui permet de se dispenser d'une illumination additionnelle propre. Dans une autre forme de réalisation, l'unité de test modifie la lumière incidente en modifiant la lumière 20 de la source lumineuse. Dans ce cas, à l'inverse de la forme de réalisation qui vient d'être décrite, l'unité réceptrice n'est pas stimulée en mode interne, mais une information expérimentale est additionnellement affectée à la lumière reçue depuis l'extérieur. Cette information 25 expérimentale dynamise l'environnement et autorise, de ce fait, un test fonctionnel fiable. De préférence, la source lumineuse est réalisée en vue de l'émission d'une impulsion lumineuse de mesure, et l'élément récepteur est réalisé en vue d'une détermination 30 de l'éloignement sur la base du temps de propagation de ladite impulsion lumineuse de mesure, sachant que l'unité de test est réalisée pour affecter, à ladite impulsion lumineuse de mesure, une temporisation positive ou négative du temps de propagation. La différence dans le temps de 35 propagation de l'impulsion lumineuse de mesure est interprétée, par l'unité réceptrice, comme une différence 2907949 1 0 d'éloignement. Son aptitude fonctionnelle est fiablement attestée si elle détecte cette différence. De préférence, la source lumineuse est réalisée en vue de l'émission d'une lumière modulée, et l'élément 5 récepteur est réalisé en vue d'une détermination de l'éloignement sur la base de la phase de la lumière modulée, sachant que l'unité de test est réalisée pour affecter une phase additionnelle à ladite lumière modulée. Cela autorise le test fonctionnel fiable pour le cas où les 10 éloignements sont établis, de la manière décrite, par le biais d'une lumière modulée. Le procédé de contrôle conforme à l'invention peut être avantageusement conçu de façon analogue, sachant qu'il offre des avantages semblables à ceux du dispositif de 15 surveillance. De préférence, le procédé revêt un caractère statique, c'est-à-dire que ni la source lumineuse, ni l'élément récepteur, ne sont mis en mouvement vis-à-vis du dispositif de surveillance, et qu'aucune image de test 20 n'est introduite dans le trajet de rayonnement. La lumière incidente peut être commodément modifiée au moyen d'une lumière additionnelle pénétrant dans l'élément récepteur. De préférence, la lumière additionnelle est 25 introduite directement, ou indirectement par l'intermédiaire d'un séparateur de rayonnements. La mesure de l'éloignement peut avoir avantageusement lieu sur la base du temps de propagation d'une impulsion lumineuse de mesure et la lumière 30 additionnelle peut être introduite, dans l'élément récepteur, sous la forme d'une impulsion lumineuse de test présentant une temporisation préétablie, positive ou négative, vis-à-vis de l'émission de ladite impulsion lumineuse de mesure. 35 De préférence, la mesure de l'éloignement a lieu sur la base de la phase d'une lumière modulée et la lumière 2907949 11 additionnelle est introduite, dans l'élément récepteur, en tant que lumière modulée présentant une phase préétablie. La lumière de la source lumineuse peut être judicieusement modifiée en vue du test d'aptitude 5 fonctionnelle. De préférence, la mesure de l'éloignement a lieu sur la base du temps de propagation d'une impulsion lumineuse de mesure et un décalage positif ou négatif du temps de propagation est affecté, en tant que modification, 10 à ladite impulsion lumineuse de mesure. La mesure de l'éloignement peut avoir commodément lieu sur la base de la phase d'une lumière modulée et une phase additionnelle peut être affectée, en tant que modification, à ladite lumière modulée. 15 L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une illustration schématique d'ensemble d'une première forme de réalisation de 20 l'invention, à illumination additionnelle interne par l'intermédiaire d'un séparateur de rayonnements ; La figure 2 est une représentation schématique d'ensemble d'une deuxième forme de réalisation de l'invention, à illumination additionnelle interne directe ; 25 et La figure 3 est une illustration schématique d'ensemble d'une troisième forme de réalisation de l'invention, avec modification apportée à la source lumineuse diffusant vers l'extérieur. 30 La figure 1 montre, par une vue schématique d'ensemble, une première forme de réalisation d'un dispositif 1 de surveillance optoélectronique selon l'invention. La lumière d'une source lumineuse 2 éclaire un environnement (dans la partie de droite du papier, sur 35 l'illustration), puis de la lumière renvoyée par ledit environnement est dirigée, par l'intermédiaire d'une 2907949 12 optique de reproduction 3, vers un capteur d'images 4. Le dispositif 1 sert à identifier des objets dans une zone de surveillance de l'environnement. L'identification peut servir à de nombreuses 5 applications envisageables, allant de l'automatisation à la sûreté antivol. Les objets identifiés peuvent par exemple être dénombrés, leur mouvement peut être déterminé, ou bien la présence desdits objets peut être classifiée comme "autorisée/non autorisée". Si un objet n'est pas autorisé 10 dans le cas cité en dernier lieu, cela peut déclencher la génération d'un signal d'alerte. Une application de ce genre réside dans les techniques de sécurisation, dans lesquelles il convient de sécuriser une zone dangereuse dans laquelle aucun objet ne doit s'insinuer ; ou, 15 respectivement, de provoquer la mise hors fonction en temps utile d'une machine dangereuse, lorsque des objets s'insinuent néanmoins. L'illustration est fortement simplifiée. Les éléments décrits sont respectivement logés, de manière 20 habituelle, dans un boîtier ou dans un tube réduisant des influences de lumière diffusée. Etant donné que l'agencement structurel de base du dispositif de surveillance 1 est connu depuis longtemps et est fréquemment utilisé, il est superflu de s'appesantir sur 25 des détails relatifs au tube et au choix précis de diaphragmes et de lentilles dans l'optique de reproduction 3. L'important consiste uniquement en ce qu'une quantité de lumière suffisante, émanant de la source lumineuse 2, devienne incidente avec focalisation sur le capteur 30 d'images 4, après une réflexion dans l'environnement, afin de permettre une interprétation d'éloignement sur ledit capteur. La source lumineuse 2 peut être une diode laser dont le rayonnement réfléchi est incident sur une cellule 35 photoélectrique individuelle matérialisant un capteur d'images. Néanmoins, ledit capteur 4 est de préférence 2907949 1 3 constitué d'une pluralité d'unités réceptrices agencées sous la forme d'une ligne ou d'une matrice, voire d'une autre manière adaptée à l'application. Ledit capteur 4 peut, par exemple, présenter une puce CCD ou CMOS. 5 Le capteur d'images 4 communique avec une commande 5. Ladite commande 5 est par ailleurs raccordée à la source lumineuse 2, pour activer cette dernière en vue de produire un profil d'exposition souhaité. Dans le développement ci-après, il convient de 10 partir du principe que les éléments récepteurs du capteur d'images 4 sont déjà respectivement équipés d'une propre unité d'interprétation au moyen de laquelle ils peuvent déterminer l'éloignement de leur zone d'observation, d'une manière exposée ci-après, et ne peuvent transmettre que ces 15 données d'éloignement élaborées, à la commande 5, de même que, très fréquemment, la valeur de luminosité non considérée plus en détail dans le présent cas. En variante, bien entendu, lesdits éléments récepteurs peuvent également ne communiquer que les données brutes qui sont ensuite 20 transformées par la commande 5. Egalement dans cette réalisation d'un calcul centralisé de l'éloignement, la réponse à l'élément récepteur considéré doit s'effectuer, du fait de l'étroite assignation réciproque, comme si ledit élément interprétait lui-même les éloignements. 25 Conformément à l'invention, la détermination de l'éloignement s'opère selon l'un de deux modes, sachant qu'il est également concevable de combiner ces derniers. D'après l'un desdits modes, la source lumineuse 2 délivre une impulsion de lumière dont le temps de propagation est 30 déterminé jusqu'à la détection sur le capteur d'images 4. Une électronique très précise s'avère nécessaire, dans ce cas, du fait des temps courts ; le temps de propagation mesure précisément 33 ns avec les éloignements présentement pertinents, de l'ordre de 10 mètres. Des fractions doivent, 35 toutefois, pouvoir encore être déterminées, sur cette base, afin de pouvoir détecter également des mouvements d'objets 2907949 14 dans la plage exprimée en centimètres. Pour obtenir des données d'éloignement absolues fondées sur le temps de propagation, le dispositif de surveillance doit être étalonné, c'est-à-dire, par exemple, orienté sur une cible 5 dont l'éloignement est connu, pour pouvoir prendre en compte des temps de propagation internes, ou bien lorsqu'un obturateur électro-optique simule un temps de propagation externe bien défini. En variante, cependant, il est également possible de recourir à des éloignements relatifs 10 en présence desquels il est uniquement décidé quels sont les éloignements relatifs dont, par exemple, deux images d'éloignement successives, ou bien une image d'éloignement, se différencie(nt) vis-à-vis d'une image de référence. D'après l'autre mode, la source lumineuse 2 délivre 15 de la lumière modulée, c'est-à-dire de la lumière à laquelle une période additionnelle est affectée, par exemple par modulation sinusoïdale de la luminosité. L'éloignement peut ensuite être calculé sur la base de la différence de phases entre la lumière modulée au niveau de 20 la source lumineuse 2, et au niveau du capteur d'images 4. L'ambiguïté, en cas de décalage selon des multiples entiers de la période, ne joue aucun rôle lorsque le temps de propagation de la lumière correspond respectivement, dans une période, à peu près aux éloignements ou aux différences 25 d'éloignement observé(e)s. Si l'éloignement d'un élément récepteur, ainsi établi, s'avère constant, cela peut être imputable à un environnement non mis en mouvement à l'instant considéré, mais toutefois aussi à une erreur affectant ledit élément 30 récepteur. En vue de tester des erreurs de ce genre, il est prévu un système de modification 6 pouvant être sollicité par la commande 5. Le système de modification 6 active à son tour une illumination additionnelle 7 par l'intermédiaire de 35 laquelle ledit système 6 peut engendrer, selon la forme de réalisation, une impulsion lumineuse à un instant déterminé 2907949 1 5 avec précision, ou bien de la lumière modulée dont la phase est fermement arrêtée. La puissance de l'illumination additionnelle 7 est coordonnée de telle sorte que le capteur d'images 4 opère dans sa plage de travail optimale 5 et ne soit notamment pas amené à saturation, mais qu'il existe en revanche des niveaux de signaux typiques, tout comme lors d'une détection d'objets lors d'un fonctionnement au sens propre. La lumière émanant de l'illumination additionnelle 10 7 est déviée sur le capteur d'images 4 par l'intermédiaire d'un séparateur de rayonnements 7'. Ilexiste, par conséquent, un trajet lumineux 8 de la lumière externe de l'environnement, qui traverse le séparateur 7', et un trajet lumineux 8' de l'illumination additionnelle 7 qui 15 est réfléchi par ledit séparateur 7'. De la sorte en définitive, par l'intermédiaire du système de modification 6, de l'illumination additionnelle 7 et du séparateur de rayonnements 7', la commande 5 peut éclairer le capteur d'images 4 à l'aide d'une impulsion lumineuse à commande 20 temporelle précise, ou bien par de la lumière modulée dont la phase est fermement arrêtée. Un test fonctionnel des éléments récepteurs du capteur d'images 4 se déroule de la manière exposée ci-après. 25 Lors d'une mesure de l'éloignement sur la base du temps de propagation, la commande 5 met tout d'abord la source lumineuse 2 hors fonction, car sa lumière pourrait perturber le test fonctionnel. Cette étape n'est pas inhabituelle lorsque l'intensité lumineuse de 30 l'illumination additionnelle 7 est suffisamment forte pour surirradier de la lumière réfléchie par l'environnement. La commande 5 délivre dans l'enchaînement, au capteur d'images 4, le signal de départ selon lequel la source lumineuse 2 est réputée avoir émis une impulsion de 35 lumière. En dehors du mode test, ladite source 2 aurait effectivement reçu une instruction de commande simultanée 2907949 16 de génération d'une telle impulsion lumineuse. Cette instruction de commande n'est pas donnée à ladite source 2 pour le test fonctionnel. Avec une temporisation temporelle fermement 5 établie, la commande 5 délivre à l'illumination additionnelle 7, par l'intermédiaire du système de modification 6, une instruction de commande d'émission d'une impulsion de lumière. Cette impulsion lumineuse atteindra ensuite le capteur d'images 4 par l'intermédiaire 10 du séparateur de rayonnements 7', le long du trajet lumineux 8', avec une temporisation bien connue par rapport au signal de départ. Sur cette base, les éléments récepteurs du capteur 4 établissent un éloignement qui, naturellement, est fictif étant donné qu'aucune lumière n'a 15 été reçue en provenance de l'environnement. La commande 5 reçoit ces éloignements calculés, puis les compare à ceux escomptés à l'issue de la temporisation connue. Une erreur est supposée affecter l'unité réceptrice correspondante aux emplacements auxquels il résulte des écarts. Les 20 temporisations peuvent être modifiées afin de simuler, vis-à-vis du capteur 4, différents éloignements à l'intérieur de toute la plage de mesure des éléments récepteurs. Un cas particulier réside dans une temporisation zéro, c'est-à-dire dans une absence de temporisation 25 artificielle. Dans ce cas, l'éloignement à déterminer est précisément la longueur du trajet optique 8'. La commande 5 peut alors prendre à son compte la mission assignée au système de modification 6, par enclenchement en douceur de l'illumination additionnelle, si bien que la complexité 30 d'appareillage et de commande est particulièrement modeste pour ce test. Si la mesure de l'éloignement a lieu sur la base de la phase d'une lumière modulée, le procédé de contrôle est tout à fait similaire. Dans ce cas, il est uniquement 35 recouru à de la lumière modulée à déphasage préétabli, se substituant à une impulsion lumineuse temporisée. Egalement 2907949 17 sur la base de cette phase artificielle, les éléments récepteurs calculent un éloignement comparé à la valeur escomptée lors de la phase artificielle préétablie. Ladite phase artificielle peut être modifiée afin de tester toute 5 la plage de mesure du capteur d'images 4. Là encore, il convient de mentionner le cas particulier de la "phase 0" dans lequel, par conséquent, aucun déphasage supplémentaire n'est imposé, si bien que le résultat est précisément la longueur du trajet optique 8', le dispositif de 10 surveillance 1 demeurant inchangé. A l'aide du résultat des éloignements déterminés au cours du test, il est également possible de déterminer une erreur de mesure étant donné qu'on connaît la longueur du trajet optique 8' et la longueur additionnelle fictive 15 résultant d'une temporisation. Le test peut alors englober une comparaison de cette erreur de mesure avec une précision de mesure exigée. Cette précision de mesure requise peut être mémorisée en tant que valeur limite fixe, dans la commande 5, sachant que la valeur limite considérée 20 peut également, en variante, être déterminée pour chaque appareil dès le stade de la production et peut être stockée dans une mémoire. Les valeurs limites sont encore plus précises lorsqu'elles sont déterminées et mémorisées en fonction de la température, du fait de la dépendance 25 thermique de la précision du récepteur de lumière ou capteur d'images 4. Les valeurs limites de la courbe caractéristique de température ainsi consignée, devant être respectivement employées, peuvent être déterminées ultérieurement, au cours du test, par mesure de la 30 température de service momentanée à l'aide d'une sonde thermométrique. Dans une variante de réalisation, il est également concevable que la source lumineuse 2 remplisse la fonction de l'illumination additionnelle 7, en dirigeant la lumière 35 de cette dernière vers le capteur d'images 4. Il est également envisageable de disposer ladite illumination 2907949 18 additionnelle, en tant qu'élément supplémentaire, à côté de la source lumineuse 2 à l'extérieur du dispositif de surveillance 1. Grâce à cette variante, un réglage par diaphragme peut avoir lieu tant par l'intermédiaire de 5 l'optique de reproduction 3, qu'en mode direct. Etant donné que le dispositif de surveillance 1 est habituellement logé dans un boîtier, et que la lumière parvient vers l'intérieur et vers l'extérieur en traversant, respectivement, un disque frontal ou disque 10 protecteur, la perméabilité de ce disque protecteur à la lumière peut également être contrôlée en agençant extérieurement les sources lumineuses 2, 7 à effet de diaphragme. Cela permet de mettre à jour des détériorations ou des encrassements dudit disque. Le disque protecteur 15 atténue également la puissance de l'effet de diaphragme, de sorte que le récepteur de lumière ne devient pas aisément le siège d'une sursaturation. La puissance optique des sources lumineuses 2, 7 à effet de diaphragme ou leur équivalent sur le capteur 20 d'images 4, dans la commande 5, peut être évaluée afin de contrôler la sensibilité dudit capteur. Cela sert, d'une part, à la vérification de la perméabilité d'un disque protecteur à la lumière, dont il vient d'être question. En outre, cette sensibilité conditionne le rayon d'action 25 jusqu'auquel des objets peuvent être détectés dans l'absolu. Si la sensibilité a chuté en deçà d'un rayon d'action indiqué du dispositif de surveillance 1, cela représente une erreur identifiée grâce à cette vérification. 30 La source lumineuse 2 ou 7 à effet de diaphragme peut être approximativement disposée à distance de la focale de l'optique de reproduction 3. Le capteur d'images 4 est ensuite intégralement illuminé de façon telle que, précisément dans le cas d'une matrice CCD ou CMOS, tous les 35 pixels puissent être contrôlés. 2907949 19 Ainsi, au moyen de la lumière additionnelle introduite par l'intermédiaire du séparateur de rayonnements 7', un test fonctionnel du dispositif de surveillance 1 est rendu possible par le seul biais 5 d'instructions électroniques de commande, également lorsque l'environnement demeure constant. La figure 2 montre une deuxième forme de réalisation de l'invention. Dans ce cas, comme pour la suite du présent mémoire, des références numériques 10 identiques désignent des caractéristiques identiques. A la différence de la première forme de réalisation, la lumière additionnelle est directement diffusée dans le capteur d'images 4 au lieu de l'être par l'intermédiaire du séparateur de rayonnements 7'. Etant donné que, comme le 15 met également en évidence la figure 2, l'illumination additionnelle 7 se trouve dans le trajet optique de la lumière réfléchie par l'environnement et occulterait ce dernier, ladite illumination additionnelle 7 doit être géométriquement adaptée de telle sorte qu'elle ne perturbe 20 pas ledit trajet optique 8. Dans cette deuxième forme de réalisation, cela est obtenu grâce au fait que l'illumination additionnelle 7 est agencée annulairement autour de l'optique de reproduction 3 et vient rencontrer le capteur d'images 4 légèrement vers l'intérieur, le long 25 de trajets 8". Naturellement, il est possible d'envisager d'autres agencements et d'autres géométries, par exemple une géométrie rectangulaire, dans la mesure où le trajet optique 8 ne s'en trouve pas trop fortement affecté. Tant dans les première et deuxième formes de 30 réalisation, qu'à l'aide des deux procédés de mesure par détermination des temps de propagation ou des phases, l'illumination additionnelle 7 peut également être structurée en plusieurs parties afin de refléter, respectivement dans une seule et même image ou en un seul 35 et même déroulement de test, différents éloignements dans 2907949 20 des zones différentes du capteur d'images 4, et donc dans différents éléments récepteurs. Du fait de l'illumination additionnelle interne, le test fonctionnel selon les première et deuxième formes de 5 réalisation est indépendant d'un environnement de référence et se prête notamment, en conséquence, à des applications mobiles. La figure 3 représente une troisième forme de réalisation de l'invention. Dans cette forme de 10 réalisation, on renonce à l'illumination additionnelle 7 et, à la place, la lumière de la source lumineuse 2 est modifiée. A cette fin, le système de modification 6 est désormais interposé entre la commande 5 et ladite source 2. Le déroulement du procédé de contrôle d'après 15 l'invention se modifie, lui aussi, de façon correspondante. La commande 5 donne au système de modification 6 une instruction selon laquelle non pas un fonctionnement normal, mais en revanche un test, doit à présent avoir lieu. Ensuite, par l'intermédiaire dudit système 6, elle 20 délivre une instruction d'enclenchement à la source lumineuse 2 et, dans le même temps, un signal de synchronisation au capteur d'images 4. Dans le cas de la mesure d'un éloignement par impulsions de lumière, le système de modification temporise à présent l'impulsion 25 lumineuse selon une valeur préétablie ; en revanche, dans le cas de la mesure d'un éloignement par lumière modulée, la phase est décalée d'une valeur préétablie. Après réflexion dans l'environnement, la lumière de la source lumineuse 2 atteint ensuite les éléments 30 récepteurs situés dans le capteur d'images 4, par l'intermédiaire d'un trajet de sortie 9, d'un trajet de réflexion 9', de l'optique de reproduction 3 et du trajet optique 8. Lesdits éléments ne sont pas au fait du test, ni de la modification de la lumière, mais calculent en 35 revanche l'éloignement, de manière classique, et transmettent les données d'éloignement à la commande 5. 2907949 21 Dans la commande 5, il peut ensuite être procédé à une comparaison visant à établir si l'image d'éloignement est plausible. A cette fin, les données d'éloignement doivent s'écarter, au moins dans les limites de tolérances 5 serrées, d'une image de référence enregistrée peu avant ou après le test, voire mémorisée statiquement, précisément selon l'altération introduite par le système de modification 6. En tant que données de test, il est également possible d'utiliser des données émanant d'images 10 traitées, par exemple des objets détectés, des surfaces d'arrière-plan ou éléments similaires à l'aide desquels une comparaison n'a pas absolument lieu uniquement au plan de pixels individuels. Des unités réceptrices ne donnant précisément pas l'écart escompté doivent, tout d'abord, 15 être considérées comme défectueuses et faire l'objet d'un test plus approfondi. Ainsi, selon la troisième forme de réalisation, l'environnement est dynamisé au moyen d'une manipulation, de manière à engendrer une erreur de mesure artificielle 20 définie au préalable et pouvant, par conséquent, être corrigée. Etant donné que le test fonctionnel d'après la troisième forme de réalisation se fonde sur la lumière réfléchie, il se prête moins à un dispositif mobile de 25 surveillance 1, par exemple sur un véhicule ou un robot déplaçable : il est impératif d'assurer, dans l'absolu, la réflexion d'une quantité suffisante de lumière provenant de l'environnement d'arrière-plan. C'est pourquoi on peut néanmoins renoncer à l'illumination additionnelle 7 et le 30 test porte également sur tout

le

trajet de signaux, et non pas seulement sur le trajet interne, comme dans les deux autres formes de réalisation. Les tests indiqués peuvent être mis en oeuvre dans n'importe quel capteur télémétrique à zones de surveillance 35 unidirectionnelle, bidirectionnelle et tridimensionnelle. Il est possible d'ajouter, en tant que test fonctionnel 2907949 22 supplémentaire, des cycles de tests n'impliquant ni effet de diaphragme, ni modification de la lumière émanant de l'environnement. A l'appui du bruit foncé, il est possible de trouver au moins certaines erreurs de pixels, telles 5 qu'un "figeage" (stuck at low stuck at high). Avec la courbe caractéristique de température indiquée, le niveau de bruit escompté peut être déterminé pour une température mesurée, et peut être comparé au niveau de bruit effectif. Ce test est redondant sous certains aspects, mais couvre 10 toutefois, de manière relativement sûre, au moins des dysfonctionnements grossiers. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée, sans sortir de son cadre.

2907949 23 Liste des références numériques 1 dispositif de surveillance 2 source lumineuse 5 optique de reproduction 4 capteur d'images à éléments récepteurs 5 commande 6 système de modification 7 illumination additionnelle 1U' séparateur de rayonnements 8 trajet optique (de l'optique de reproduction) 8' trajet optique (du séparateur de rayonnements) 9 trajet optique (gagnant l'environnement) 9' trajet optique (provenant de l'environnement)

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de surveillance optoélectronique (1) comprenant au moins une source lumineuse (2) et au moins un élément récepteur (4) pouvant déterminer l'éloignement d'un objet sur la base de la réception d'une lumière émanant de ladite source lumineuse (2) et réfléchie par ledit objet, une unité de test (5-7) dudit dispositif (1) étant réalisée pour vérifier l'aptitude fonctionnelle de l'élément récepteur (4), dispositif caractérisé en ce que l'unité de test (5-7), réalisée pour vérifier l'aptitude fonctionnelle, est en outre réalisée pour modifier adéquatement la lumière incidente dans l'élément récepteur (4), de telle sorte que l'élément récepteur (4) reçoive de la lumière en concordance avec un éloignement préétabli ou altéré d'une valeur connue.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs éléments récepteurs (4) sont regroupés en une rangée ou sur une surface, notamment en tant que ligne ou matrice, et fournissent par conséquent une image de pixels à résolution d'éloignement.

3. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source lumineuse (2) et éventuellement, ou en variante, l'élément récepteur (4), est (sont) immobile(s) vis-à-vis du dispositif de surveillance (1).

4. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de test (5-7) modifie la lumière incidente au moyen d'une illumination additionnelle (7) diffusant dans l'élément récepteur (4).

5. Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'illumination additionnelle (7) est introduite par l'intermédiaire d'un séparateur de rayonnements (7 . 2907949 25

6. Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'illumination additionnelle (7) diffuse directement dans l'élément récepteur (4).

7. Dispositif (1) selon la revendication 6, 5 caractérisé en ce que l'illumination additionnelle (7) est de réalisation annulaire.

8. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la source lumineuse (2) est réalisée en vue de l'émission d'une 10 impulsion lumineuse de mesure, et l'élément récepteur (4) est réalisé en vue d'une détermination de l'éloignement sur la base du temps de propagation de ladite impulsion lumineuse de mesure ; et en ce que l'unité de test (5-7) est réalisée pour diffuser dans l'élément récepteur (4), 15 par l'intermédiaire de l'illumination additionnelle (7), une impulsion lumineuse de test présentant une temporisation préétablie, positive ou négative, vis-à-vis de l'émission de l'impulsion lumineuse de mesure.

9. Dispositif (1) selon l'une quelconque des 20 revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la source lumineuse (2) est réalisée en vue de l'émission d'une impulsion lumineuse de mesure, et l'élément récepteur (4) est réalisé en vue d'une détermination de l'éloignement sur la base du temps de propagation de ladite impulsion 25 lumineuse de mesure ; et en ce que l'unité de test (5-7) est réalisée pour diffuser dans l'élément récepteur (4), par l'intermédiaire de l'illumination additionnelle (7), une impulsion lumineuse de test sans temporisation.

10. Dispositif (1) selon l'une quelconque des 30 revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la source lumineuse (2) est réalisée en vue de l'émission d'une lumière modulée, et l'élément récepteur (4) est réalisé en vue d'une détermination de l'éloignement sur la base de la phase de la lumière modulée ; et en ce que l'unité de test (5-7) est réalisée pour diffuser dans l'élément récepteur (4), par l'intermédiaire de l'illumination additionnelle 2907949 26 (7), de la lumière modulée présentant une phase prédéterminée.

11. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que l'unité de 5 test (5-7) est réalisée pour vérifier l'exactitude d'un éloignement apparent établi, lors d'un test, à partir de la lumière modifiée, par comparaison avec l'éloignement escompté, ladite exactitude étant comparée à une exactitude minimale, et sachant qu'il est notamment prévu une sonde 10 thermométrique afin d'utiliser, pour la comparaison, une exactitude minimale tributaire de la température et dérivée d'une courbe caractéristique de température mémorisée.

12. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, présentant un disque protecteur, et 15 dans lequel l'illumination additionnelle (7) diffuse sa lumière dans l'élément récepteur (4) à travers ledit disque protecteur, dispositif caractérisé en ce que l'unité de test est notamment réalisée, en plus, pour comparer une intensité escomptée de l'illumination additionnelle (7) à 20 l'intensité effective, en vue de contrôler la perméabilité dudit disque protecteur à la lumière.

13. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'unité de test (5-7) modifie la lumière incidente en modifiant la lumière 25 de la source lumineuse (2).

14. Dispositif (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce que la source lumineuse (2) est réalisée en vue de l'émission d'une impulsion lumineuse de mesure, et l'élément récepteur (4) est réalisé en vue d'une 30 détermination de l'éloignement sur la base du temps de propagation de ladite impulsion lumineuse de mesure ; et en ce que l'unité de test (5-7) est réalisée pour affecter, à ladite impulsion lumineuse de mesure, une temporisation positive ou négative du temps de propagation. 35

15. Dispositif (1) selon la revendication 13, caractérisé en ce que la source lumineuse (2) est réalisée 2907949 27 en vue de l'émission d'une lumière modulée, et l'élément récepteur (4) est réalisé en vue d'une détermination de l'éloignement sur la base de la phase de la lumière modulée ; et en ce que l'unité de test (5-7) est réalisée 5 pour affecter une phase additionnelle à ladite lumière modulée.

16. Procédé de contrôle pour un dispositif de surveillance optoélectronique (1) comprenant au moins une source lumineuse (2) et au moins un élément récepteur (4) 10 pouvant déterminer l'éloignement d'un objet sur la base de la réception d'une lumière émanant de ladite source lumineuse (2) et réfléchie par ledit objet, l'aptitude fonctionnelle étant testée, procédé caractérisé en ce que la lumière incidente dans l'élément récepteur (4) est 15 adéquatement modifiée de façon telle qu'elle corresponde à un éloignement préétabli ou à un éloignement altéré d'une valeur connue ; et en ce qu'un test est effectué pour déterminer si ledit élément récepteur (4) délivre l'éloignement préétabli, ou l'éloignement altéré de la 20 valeur connue.

17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il revêt un caractère statique, c'est-à-dire que ni la source lumineuse (2), ni l'élément récepteur (4), ne sont mis en mouvement vis-à-vis du dispositif de 25 surveillance (1), et qu'aucune image de test n'est introduite dans le trajet de rayonnement.

18. Procédé selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que la lumière incidente est modifiée au moyen d'une lumière additionnelle qu'on amène à diffuser 30 dans l'élément récepteur (4).

19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la lumière additionnelle est diffusée directement, ou indirectement par l'intermédiaire d'un séparateur de rayonnements (7 . 35

20. Procédé selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que la mesure de l'éloignement a lieu sur 2907949 28 la base du temps de propagation d'une impulsion lumineuse de mesure et la lumière additionnelle est diffusée, dans l'élément récepteur (4), sous la forme d'une impulsion lumineuse de test présentant une temporisation préétablie, 5 positive ou négative, vis-à-vis de l'émission de ladite impulsion lumineuse de mesure.

21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisé en ce que la mesure de l'éloignement a lieu sur la base de la phase d'une lumière 10 modulée et la lumière additionnelle est diffusée, dans l'élément récepteur (4), en tant que lumière modulée présentant une phase préétablie.

22. Procédé selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que la lumière de la source lumineuse (2) 15 est modifiée en vue du test d'aptitude fonctionnelle.

23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que la mesure de l'éloignement a lieu sur la base du temps de propagation d'une impulsion lumineuse de mesure et une temporisation positive ou négative du temps de 20 propagation est affectée, en tant que modification, à ladite impulsion lumineuse de mesure.

24. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce que la mesure de l'éloignement a lieu sur la base de la phase d'une lumière modulée et une phase additionnelle 25 est affectée, en tant que modification, à ladite lumière modulée.