CN1283266A - 测定汽车的车轮和/或轴几何定位参数的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在一测量空间内借助一个带有至少2个摄像装置的光学测量装置测定汽车车轮和/或轴几何定位参数的装置,具有一个分析处理装置,由至少2个不同透镜组成的摄像装置对包括至少一个安置在每个车轮(5)上的车轮标记的标记装置进行测量,在该装置的简单结构和简单操作情况下,车轮和轴几何定位参数通过以下方式获得,即标记装置(3,4,7,8)还具有至少一个车身标记(7)和一个具有至少3个基准标记(4)的基准标记装置(3),测量空间在基准标记装置与行驶轨迹平面之间形成,基准标记(4)在测量空间内的位置对于分析处理装置是已知的,标记装置的拍摄在汽车驶过时完成,其中,为了确车轮平面在车轮(5)的至少3个不同旋转位置拍摄至少一个车轮标记(8)和为了确定汽车运动坐标同时拍摄该至少一个车身标记(7)。利用分析处理装置,根据车轮平面相对于汽车运动坐标的相对位置可至少测定出车轮和/或轴几何定位参数。

Description

测定汽车的车轮和/或轴几何定位参数的装置
已有技术：
本发明涉及一种在一测量空间内借助一个带有至少2个摄像装置的光学测量装置测定汽车车轮和/或轴几何定位参数的装置，它具一个分析处理装置，由至少2个不同透镜组成的摄像装置检测一个标记装置，该标记装置包括有至少一个在车轮上的或安装在其上的车轮标记。
这种类形的装置己在DE-OS…(由Wolfgang Brunk)中公开，在该公知的装置中，对于要测定其轮迹和车轮外倾角的汽车，用电视摄像机记录下车轮的特征区域。相应的车轮在其轴外侧设有一个可光学记录的标记，它在车轮旋转期间由两个同步电视摄像机拍摄。在车轮旋转期间，汽车置于转辊上。由在车轮上的标记的空间位置计算出所属轴的相对位置。电视摄像机与相应车轮的轴对称地设置，其中，汽车置于转辊上且车轮在辊楔中旋转。利用该系统，车轮或轴几何定位的测量可能性仅限于轮迹和车轮外倾角测量，而轮轴几何定位的调整需要不少的耗费。
本发明的目的在于，提供一种开头所述类形的装置，利用该装置，在简单操作情况下获得更多有关汽车车轮或轴几何定位的信息，不需要调节摄像装置。
上述目的通过权利要求1的特征来达到。由此提出，标记装置另外具有至少一个车身标记和一个带有至少三个基准标记的基准标记装置，其中，基准标记在测量空间内的位置对于分析处理装置是已知的，标记装置的测定在汽车驶过时完成，其中，至少一个用来根据至少3个不同的车轮旋转位置确定车轮面的车轮标记的空间坐标和至少一个用来同时确定汽车运动坐标的车身标记的空间坐标被测定，借助分析处理装置可根据车轮面相对于汽车运动平面的相对位置至少确定出车轮或轴几何定位参数。
根据汽车运动坐标还可在测量的同时了解转向运动。这可分为下面的两种情况，即一个校正例如在相应大的转向半径下在分析处理时可被调整，或在不稳定的转向运动时不可调整并且要求重复测量。
借助至少一个车轮标记、至少一个车身标记和基准标记装置可利用分析处理装置精确算出摄像装置的定位并算出相对于汽车运动坐标的车轮面，从而可确定车轮和轴几何定位参数。在此，车轮或轴几何定位参数的测定在实际行驶条件下进行，而不是在静止状态下完成。由此原则上避免车轮悬挂装置的过大张力及由轴承间隙造成的影响。
测量工位的精确找平被基本放弃，因为水平偏差不再直接作为测量误差。对测量工位平整度及找水平的要求被降低到汽车所需要的程度上。测量可在小的辅助耗费下在汽车上特别快地进行。以往的一些系统中所需要的测量装置在车轮上的调整不再需要，且装置操纵简单。
测量值的求得在瞬间完成，其中，对所有的测量参数而言，可获得高的测量精度并且同时比以往装置更大的测量范围。几何数据的表述不仅限于角度单位，它们也可表述为绝对长度单位。利用相同装置和相同方法可在为测量载重车而设计的测量场合求出载重车车轮和轴几何数据。为此不再需要其它检测技术。
利用该装置可计算出行驶轴线及车轮和轴的几何定位参数；它们是：每个轮的单轮迹，每对车轮的总轮迹，每个轮的轮外倾角，轮前/后偏移量，右/左侧偏移量，轮距差和轮距及轴偏移量。
利用在车轮截面区域内确定点的这些或附加的车身标记可另外测得每个轮的施力或装载状态和/或车身沿纵向和横向的倾斜。因此可快速识别与预定的装载状态均匀性的偏差，并在需要时通过相应的装载或卸载来修正或在专门的汽车修正计算中考虑。
带有能可靠获得基准标记的简单构造通过以下方式实现，即基准标记装置具有一个支架单元，它的配置在测量空间内可自由构型，并且在其上设置了以基准结构或专门安置的基准测标形式的基准标记。由此提高了测量结果的可靠性。
如果基准标记除了相对于摄像装置为一个平面配置外还在空间上错位设置，与基准标记的平面配置情况相比分析处理更简单，测量结果可靠性高。
此外，为可靠拍摄到测标，下面的措施是具有优点的，即基准标记和/或车轮标记和/或车身标记被构造成向后反射测标，而摄像装置为摄像机。
装置的成本合理的结构通过以下方式实现，即仅仅设置一个具有至少2个摄像装置的测量单元，车轮和轴几何定位参数可在汽车驶过时先对其一侧、而后在下一次驶过时对其另一侧测定。
比一个测量单元仅仅在一侧配置相比，更大的测量可能性通过以下方式实现，即利用仅仅一个测量单元从仅仅一个位置至少依次或同时摄得汽车每侧的至少3个基准标记、至少一个车轴多个车轮的车轮标记和同时至少一个车身标记和至少在驶过期间所有车轴车轮的车轮标记和所配的车身标记，或在测量工位的两侧设置一个具有至少2个摄像装置的测量单元，以便在一次驶过时测定汽车两侧的轮及轴几何定位参数。在该装置结构中，除每个轮的单轮迹、总轮迹、每个轮的外倾角外还可在分析处理装置中确定轮偏移量，侧偏移量，轨距偏差(Spurweitenversatz)及轴偏移量。
为提高测量敏感性，兹提出，一个测量单元包含至少3个摄像装置。
通过采用至少一个光源照亮基准标记、车轮标记和车身标记，有利于车轮标记、车身标记和基准标记的可测得性。在摄像装置镜头附近的至少一个光源有利于向后反射的测量及基准标记的可测得性，在此，光源为红外发光二极管，发射出可视光谱之外的光，因此避免了对测量点装置使用者的光损伤。
车轮标记，车轮，多个汽车或多个测量工位可由此自动区分，即至少一个车轮标记和/或至少一个车身标记和/或至少一个基准标记带有一个由摄像装置可测得的编码。
通过设置多个车轮标记和对每个轮上这些车轮标记的至少一个编码尤其还可算出轮辋形状误差的量，并与相应的车轮标记明确地对应，并在随后的测量和求值时加以考虑和修正。
下面将参照附图中所示实施例对本发明进一步说明。
图1．示出测定汽车车轮和轴几何定位参数的装置沿汽车纵向观察的配置，
图2．图1中配置的侧视图，
图3．图1和图2中配置的俯视图。
图1和图3示出了一个在行驶中测定汽车车轮和轴几何定位参数的装置，它具有分别安置在车轮5旁侧一个支架上的测量单元1和安置在测量单元和车轮5之间的基准标记装置3。如结合图3可以看出，每个测量单元1具有两个摄像机2形式的摄像装置，它们摄得图像截面6，在车驶过时车轮5及基准标记装置3的至少部分及车身标记7出现在其中。从图2的侧视图中可以看出，基准标记装置3具有一个带有多个基准标记4的梯形框架，在车轮5的轮辋上设有一个测量标记8，而在车身上还至少设有一个车身标记7。基准标记装置3在每汽车侧分别包含至少3个基准标记4。基准标记4和测量标记8及至少一个车身标记7被构造成向后反射式的。图中还示出一个转向轴(Lenkdrehachse)9。
例如圆形的光扩散反射的基准标记4、车轮标记8及车身标记7的直径可依据摄像机镜头的图象比例(Abbildungsmassstab)、摄像机2的例如设置成CCD-接收器的接收元件的大小和物距(Objektabstand)的大小选择。车轮标记8的调整不再需要。每个车身侧的至少一个车身标记7用于测定汽车在测量空间内的运动轨迹。
测量头1形式的一个测量单元分别定位在测量工位的左侧和右侧。测量头1含有至少两个摄像机2形式的测量装置，它们由不同透镜组成并且可在足够大的间隔内在图像截面6中光学地摄得带有至少一个所设车轮标记8的车轮5，并且同时摄得带有车身标记7的车身的至少部分表面及基准标记装置3或者说带有在其内平面地或空间地安装的基准标记4的一部分。在此，由相应的摄像机2方向照亮测标有助于达到高的测量精度，这可相以简单地利用绕镜头设置的例如最好发射红外区或近红外区光的发光二级管LED’s实现，由此避免对在测量地的装置操作者的光损伤。
在所示实施例中，基准标记装置3由两个带有固定在其上的基准标记4的梯形框架组成。这些框架在测量工位的左侧和右侧被这样固定在地面上，即，汽车可以毫无问题地在它们之间驶过。测量空间在基准标记装置和位于其间的行驶轨迹平面之间构成，且基准标记4的空间坐标通过在此前的测量已经知道并存储在一个(未示出)的分析处理装置内。
在测量开始之后，准备要测量的汽车行驶穿过测量工位(所设基准标记装置3和测量头1之间)。其中，以与驶过速度适配的暴光时间可以由两个测量头1连续摄得在不同汽车位置和车轮位置(相对于转角)的时间同步图像。由车轮5的不同旋转位置下的(汽车)位置所获得的至少一个车轮标记8的图像可测定一个车轮旋转平面。
利用固定在车身上的车身标记7的按时间顺次出现的坐标可确定汽车相对于基准标记装置3的运动轨迹。借助固定在车轮5上的车轮标记8的按时间顺序出现的坐标则可计算出汽车坐标系(如车纵向轴线/平面或行驶轴线)及车轮和轴几何定位数据：每个轮的单轮迹，总轮迹，每个轮的轮外倾角，轮前/后偏移量，右/左侧偏移量，轮距差，轴偏移量。这些几何定位参数以角度值出现，不过它们也可表示为长度单位。轮距也可以这种形式表示。
通过将车身标记7或其它车身标记安置在车轮截面区域内的确定点上，可在施力(Einfederungszustand)或装载情况下测得每个车轮和/或车身沿纵向和横向的倾斜。由此可快速识别出与预定的装载状态均匀性的偏差，如果需要，通过相应的加载来修正或在汽车专门计算中考虑。
在汽车通过测量工位时借助两个测量单元1时间同步地由不同物镜并以足够大间隔摄得的顺次的图像利用已公开的图像处理方法处理，其中，基准标记4、车身标记7及车轮标记8被识别。利用已公开的三角计算法，可确定每个基准标记4、每个车身标记7和每个车轮标记8相对于基准标记装置3和相对于测量时间的3维坐标。利用顺次获得的图像的这些坐标并借助公知的几何学方法可一方面求出在测量空间内汽车的行驶轴平面并因此在驶过时检测出所不允许的行驶方向的改变(转向偏差)，显示出来或在车轮及轴几何定位参数分析处理装置中进行修正。另一方面可确定车轮旋转面相对于相应基准标记装置3和相对于所测得的行驶面的位置。根据相应车轮5的相应车轮标记8、车身标记7或多个车身标记的相对位置及在分析处理装置中已知的基准标记4的位置或所求出的车轮面相对于汽车坐标系的位置确定对于行走机构测量所需的几何数据。当每个车轮5安置有多个车轮标记8时，可根据汽车旋转面的偏差测出可能存在的轮辋偏心。
由此，在相对简单的装置结构和简单的操作情况下，可在行驶中测定车轮和轴几何定位参数及其它参数。在此，可原则上避免车轮悬挂装置的过大张力及由轴承间隙造成的影响。

Claims (10)

1．在一测量空间内借助一个带有至少2个摄像装置的光学测量装置测定汽车车轮和/或轴几何定位参数的装置，具有一个分析处理装置，由至少2个不同透镜组成的摄像装置对包括至少一个安置在每个车轮上的车轮标记的标记装置进行测量，其特征是，标记装置(3，4，7，8)另外还具有至少一个车身标记(7)和一个具有至少3个基准标记(4)的基准标记装置(3)，测量空间在基准标记装置和行驶轨迹平面之间构成，基准标记(4)在测量空间内的位置对于分析处理装置是已知的，标记装置(3，4，7，8)的拍摄在汽车驶过时完成，其中，为确定车轮平面在车轮(5)的至少3个不同旋转位置拍摄该至少一个车轮标记(8)，并且，为了确定汽车运动坐标，该至少一个车身标记(7)被同时摄取，利用分析处理装置，根据车轮平面相对于汽车运动坐标的相对位置可至少测定出车轮和/或轴几何定位参数。
2．按照权利要求1所述的装置，其特征是，基准标记装置(3)具有一个支架单元，它在测量空间内的配置可自由构型，并且，在其上设置了基准标记以基准结构或专门安置的基准测标(4)形式的基准标记。
3．按照权利要求1或2所述的装置，其特征是，基准标记(4)相对于摄像位置在空间上被错位设置。
4．按照上述权利要求之一所述的装置，其特征是，基准标记(4)和/或车轮标记(8)和/或车身标记(7)被构造成向后反射的测标，摄像装置是一个摄像机(2)。
5．按照上述权利要求之一所述的装置，其特征是，设置了具有至少两个摄像装置(2)的一个测量单元(1)，它被安置在仅仅一个位置对一个汽车的所有车轮(5)进行总拍摄，或可先测定汽车一侧，然后当另一侧驶过时测定另一侧的车轮及轴几何定位参数。
6．按照权利要求1至4之一所述的装置，其特征是，为了在一次驶过时测定汽车两侧的车轮及轴几何定位参数，在测量工位的两侧设置一个具有至少2个摄像装置(2)的测量单元(1)。
7．按照上述权利要求之一所述的装置，其特征是，测量单元(1)含有至少三个摄像装置。
8．按照上述权利要求之一所述的装置，其特征是，采用一个或多个光源照射测基准标记(4)、车轮标记(8)和车身标记(7)，并且当采用向后反射标记时，一个或多个光源绕摄像装置(2)的每个镜头安置。
9．按照权利要求8所述的装置，其特征是，光源发射肉眼不可见范围的光。
10．按照上述权利要求之一所述的装置，其特征是，至少一个车轮标记(8)和/或至少一个车身标记(7)和/或至少一个基准标记(4)带有一个可由摄像装置(2)获得的编码。
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