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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung eines Kraftfahrzeugs im Rahmen eines Aufprallversuchs gemäß Anspruch 1.
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Verfahren der hier angesprochenen Art sind bekannt. Aufprallversuche werden durchgeführt, um festzustellen, wie sich eine Fahrzeugkarosserie bei einem Aufprall, beispielsweise einem Seitenaufprall, einem Frontal- oder Heckaufprall verhält. Um die Verformung der Kraftfahrzeug-Karosserie quantitativ erfassen zu können, wird das Kraftfahrzeug vermessen. Dabei ist es nötig, das unverformte Kraftfahrzeug vor dem Aufprallversuch einzumessen, um später feststellen zu können, welche Bereiche bei dem Aufprall in welchem Maße verformt wurden. Diese Vorvermessung wird derzeit mithilfe von Koordinatenmessgeräten durchgeführt, welche die Kraftfahrzeug-Karosserie punktweise taktil antasten und so letztlich eine deren Form repräsentierende Punktewolke erzeugen. Hierbei werden Einmesspunkte definiert, die während des Aufprallversuchs nur eine minimale Lageveränderung erfahren. Beispielsweise können bei einem Seitenaufprallversuch Punkte auf der Seite des Kraftfahrzeugs, welche der Aufprallseite gegenüberliegt, als Einmesspunkte herangezogen werden. Um eine genaue Vorvermessung zu gewährleisten, ist es nötig, das Kraftfahrzeug relativ zu dem Koordinatenmessgerät so auszurichten, dass das von dem Kraftfahrzeug aufgespannte Kraftfahrzeug-Koordinatensystem mit dem durch das Koordinatenmessgerät definierte Koordinatensystem übereinstimmt. Hierfür ist ein langwieriger, iterativer Prozess nötig. Im Zuge der Vorvermessung erfolgt auch ein sogenanntes Anreißen der Karosserie: Dabei wird auf die Karosserie ein Gitter von Messpunkten aufgebracht, deren Position vor und nach dem Aufprallversuch relativ zu dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem gemessen wird. Zum Anreißen wird an einem Taster des Koordinatenmessgeräts eine Spitze angebracht, die bei zwei festgehaltenen Koordinaten im Kraftfahrzeug-Koordinatensystem entlang einer dritten Koordinate über den Lack der Karosserie gezogen wird, wobei letztlich vertikale und horizontale Linien in den Lack der Karosserie geritzt werden. Insbesondere die Kreuzungspunkte der Linien können als Messpunkte zur Bestimmung der Verformung der Kraftfahrzeug-Karosserie herangezogen werden.
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Im Zuge der Vorvermessung ist es auch nötig, mindestens einen Kraftfahrzeugsitz und/oder mindestens eine Position einer Messpuppe, nämlich einer Insassenattrappe, insbesondere eines sogenannten Dummys, in eine durch die angewendete Aufprallvorschrift bestimmte Normposition zu bringen. Hierzu wird typischerweise ein vorherbestimmter Punkt des Kraftfahrzeugsitzes und/oder der Messpuppe, insbesondere der sogenannte H-Punkt, in eine vorherbestimmte Position im Kraftfahrzeug-Koordinatensystem eingemessen.
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Nach dem Aufprallversuch wird die verformte Kraftfahrzeug-Karosserie typischerweise photogrammetrisch vermessen, was einen wesentlich geringeren Aufwand bedeutet als die ursprüngliche Vorvermessung mithilfe des Koordinatenmessgeräts.
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Es zeigt sich, dass Koordinatenmessgeräte sehr teuer und darüber hinaus in der Anwendung sehr aufwändig sind. Hierdurch entstehen zusätzliche Kosten aufgrund der aufzuwendenden Arbeitszeit und der Komplexität der für die Vorvermessung notwendigen Vorgänge. Es ist daher wünschenswert, auch die Vorvermessung des Kraftfahrzeugs mithilfe der sehr viel weniger aufwändigen und kostengünstigeren photogrammetrischen Methode durchführen zu können. Derzeit ist jedoch kein Verfahren bekannt, welches eine hinreichend genaue photogrammetrische Vorvermessung einer Kraftfahrzeug-Karosserie erlaubt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mithilfe dessen es möglich ist, die Vorvermessung eines Kraftfahrzeugs vor einem Aufprallversuch photogrammetrisch durchzuführen. Hierzu muss ein wohldefinierter Prozess zum Ausrichten des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems gegenüber einem Photogrammetrie-Koordinatensystem geschaffen werden. Diese Ausrichtung muss ohne Weiteres nach dem Aufprallversuch wieder herstellbar sein, um einen möglichst fehlerfreien, sinnvollen Vergleich von Messpunkten vor und nach dem Aufprallversuch zu ermöglichen. Ferner muss es möglich sein, im Zuge der Vorvermessung auch bei dem photogrammetrischen Verfahren ein Anreißen der Karosserie zu ermöglichen. Weiterhin muss die Bestimmung des H-Punkts im Kraftfahrzeug-Koordinatensystem möglich sein.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dieses umfasst folgende Schritte: Es wird eine Photogrammetrie-Box bereitgestellt. Die Photogrammetrie-Box spannt ein Photogrammetrie-Koordinatensystem auf. Es wird ein Kraftfahrzeug, welches ein Kraftfahrzeug-Koordinatensystem aufspannt, in die Photogrammetrie-Box eingebracht. Das Kraftfahrzeug wird relativ zu dem Photogrammetrie-Koordinatensystem zumindest entlang einer in diesem bekannten Geraden ausgerichtet. Anschließend werden mindestens drei in dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem bekannte Ausrichtpunkte in das Photogrammetrie-Koordinatensystem photogrammetrisch eingemessen. Auf der Grundlage dieser nun in beiden Koordinatensystemen bekannten Punkte wird eine Transformation von dem Photogrammetrie-Koordinatensystem in das Kraftfahrzeug-Koordinatensystem aufgestellt. Es ist dann insbesondere möglich, das Photogrammetrie-Koordinatensystem rechnerisch so zu drehen, dass es mit dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem bezüglich der Ausrichtung aller Achsen übereinstimmt. Eine gegebenenfalls verbleibende Resttransformation beschränkt sich dann auf eine einfache Verschiebung der beiden Koordinatensysteme relativ zueinander. Schließlich werden mindestens drei Einmesspunkte auf dem Kraftfahrzeug in das Photogrammetrie-Koordinatensystem eingemessen.
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Dadurch, dass das Kraftfahrzeug zunächst in der Photogrammetrie-Box entlang einer in dem Photogrammetrie-Koordinatensystem bekannten und vorzugsweise in der Photogrammetrie-Box markierten Gerade ausgerichtet wird, sind Abweichungen zumindest in zwei Winkeln der Koordinatensysteme relativ zueinander bereits minimiert. Durch Einmessen der mindestens drei in dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem bekannten Ausrichtpunkte in das Photogrammetrie-Koordinatensystem ist es dann ohne Weiteres möglich, einen eindeutigen Bezug des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems zu dem Photogrammetrie-Koordinatensystem darzustellen. Es ist dann nämlich möglich, eine eindeutige Transformation der beiden zunächst relativ zueinander gedrehten und verschobenen Koordinatensysteme ineinander aufzustellen. Um etwaige Messfehler zu verringern, können mehr als drei in dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem bekannte Ausrichtpunkte in das Photogrammetrie-Koordinatensystem eingemessen werden. Sind die beiden Koordinatensysteme relativ zueinander ausgerichtet beziehungsweise ist eine eindeutige Transformation zwischen Ihnen bekannt, ist es ohne Weiteres möglich, Einmesspunkte auf dem Kraftfahrzeug in das Photogrammetrie-Koordinatensystem einzumessen, also die Lage von Punkten auf der Kraftfahrzeug-Karosserie, die bisher im Kraftfahrzeug-Koordinatensystem nicht bekannt sind, im Photogrammetrie-Koordinatensystem zu messen. Durch die aufgestellte Transformation ist es dann weiterhin möglich, die Lage dieser Punkte auch im Kraftfahrzeug-Koordinatensystem zu bestimmen. Es können so also insbesondere Einmesspunkte gewonnen werden, die während des Aufprallversuchs nur eine minimale Veränderung erfahren, und die als Referenz für eine Vermessung des Kraftfahrzeugs nach dem Aufprallversuch verwendet werden können. Auch hierbei steigt die Genauigkeit, je mehr Einmesspunkte auf dem Kraftfahrzeug eingemessen werden. Es werden daher bevorzugt mehr als drei, insbesondere mindestens fünf Einmesspunkte in das Photogrammetrie-Koordinatensystem eingemessen.
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Es ist möglich, dass die Photogrammetrie-Box als mobile Zelle ausgebildet ist, die leicht und schnell ab- und wieder aufgebaut werden kann. Alternativ ist es möglich, dass die Photogrammetrie-Box als Photogrammetrie-Kammer ausgebildet ist, die insbesondere aufgeständerte Wände in Leichtbauweise umfasst. Die Wände der Photogrammetrie-Box sind mit Photogrammetrie-Marken beklebt, welche Punkte in dem Photogrammetrie-Koordinatensystem darstellen. Die Vermessung der Kraftfahrzeug-Karosserie in dem Photogrammetrie-Koordinatensystem erfolgt unter Bezug auf die an den Wänden der Photogrammetrie-Box angeordneten Photogrammetrie-Marken, indem Punkte auf dem Kraftfahrzeug mithilfe eines Photogrammetrie-Sensors angetastet werden. Zugleich wird mindestens eine Aufnahme einer von der Position einer mit einem Taster des Photogrammetrie-Sensors verbundenene Kamera sichtbaren Wand der Photogrammetrie-Box aufgenommen. Ein einzumessender Punkt auf dem Kraftfahrzeug wird also mithilfe des Tasters angetastet, und die mit dem Taster verbundene Kamera des Photogrammetrie-Sensors erzeugt mindestens eine Aufnahme einer von ihrer Position aus sichtbaren Wand der Photogrammetrie-Box. Die auf der Aufnahme sichtbaren Photogrammetrie-Marken lassen eine eindeutige Bestimmung der Lage der Kamera, mithin auch der Lage des Tasters und schließlich der Lage des angetasteten Punktes zu.
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Es zeigt sich Folgendes: Die Genauigkeit einer photogrammetrischen Vermessung des Kraftfahrzeugs ist weniger genau als die Vermessung mithilfe eines Koordinatenmessgeräts. Dabei erreicht die Genauigkeit der photogrammetrischen Messung etwa 1 mm, während diejenige eines Koordinatenmessgeräts ungefähr 0,01 mm beträgt. Es zeigt sich jedoch auch, dass die Einmesspunkte auf der Kraftfahrzeug-Karosserie bei dem Aufprallversuch in der Regel eine Lageveränderung aufgrund aufprallbedingter Verzüge der gesamten Kraftfahrzeug-Karosserie erfahren, die größer ist als die Genauigkeit der photogrammetrischen Messung, also größer als ungefähr 1 mm. Daraus ergibt sich, dass die mithilfe der photogrammetrischen Vermessung erreichbare Genauigkeit immer noch ausreichend ist, um anhand der Einmesspunkte eine genaue Positionierung des Kraftfahrzeugs nach dem Aufprallversuch in dem Photogrammetrie-Koordinatensystem zu ermöglichen.
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Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Lage der Ausrichtpunkte in dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem durch Vermessen des Kraftfahrzeugs mit einem Koordinatenmessgerät bestimmt wird. Diese Bestimmung ist der Vorvermessung des Kraftfahrzeugs in der Photogrammetrie-Box vorgelagert. Dies bedeutet, dass die in dem Verfahren in der bisher beschriebenen Vorgehensweise als bekannt vorausgesetzten mindestens drei Ausrichtpunkte dadurch gewonnen werden, dass ihre Lage in dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem zunächst mithilfe eines Koordinatenmessgeräts bestimmt wird. Dies bedeutet keine wesentliche Verkomplizierung oder Verteuerung des Verfahrens, weil das Koordinatenmessgerät nur herangezogen wird, um eine geringfügige Anzahl von Punkten, nämlich mindestens drei und bevorzugt genau drei Ausrichtpunkte in dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem einzumessen. Es wird also keinesfalls mithilfe des Koordinatenmessgeräts eine vollständige Punktewolke des Kraftfahrzeugs aufgenommen.
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Die Photogrammetrie-Box weist bevorzugt eine Bodenplatte auf, die vorzugsweise aus Stahl gebildet ist. In diese ist eine Führungsnut eingelassen, entlang welcher ein erster Photogrammetrie-Sensor verlagerbar ist. Die Führungsnut erstreckt sich bevorzugt zumindest entlang einer Seite der Photogrammetrie-Box. Bevorzugt erstreckt sie sich allerdings entlang aller vier Seiten der Photogrammetrie-Box in der Bodenplatte, sodass der in der Führungsnut verlagerbare Photogrammetrie-Sensor vollständig um ein Kraftfahrzeug herum verlagert werden kann.
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Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die in der Bodenplatte vorgesehene Führungsnut als bekannte Gerade in dem Photogrammetrie-Koordinatensystem verwendet wird. Dabei ist die genaue Lage der Führungsnut in dem Photogrammetrie-Koordinatensystem bekannt, insbesondere in dieses eingemessen, womit auch die Position des in der Führungsnut verlagerbar gelagerten Photogrammetrie-Sensors zu jedem Zeitpunkt bekannt ist.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Kraftfahrzeug auf vier in der Photogrammetrie-Box angeordneten, unabhängig voneinander höhenverstellbaren Stempeln angeordnet wird. Mithilfe dieser Stempel wird das Kraftfahrzeug so ausgerichtet, dass eine Z-Achse des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems senkrecht auf der Bodenplatte der Photogrammetrie-Box steht.
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Dabei wird das Kraftfahrzeug-Koordinatensystem vorzugsweise so gewählt, dass die Z-Achse senkrecht auf einer Bodenplatte des Kraftfahrzeugs steht, also bei bestimmungsgemäßer Lage des Kraftfahrzeugs nach oben zeigt. Die X-Achse des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems erstreckt sich vorzugsweise entlang einer Länge der Kraftfahrzeug-Karosserie, insbesondere von einer Front des Kraftfahrzeugs in Richtung eines Hecks desselben. Die Y-Achse erstreckt sich entlang der Breite der Kraftfahrzeug-Karosserie, insbesondere von einer – in Fahrtrichtung gesehen – linken Seite desselben zu einer rechten Seite. Wird demnach die Z-Achse des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems mithilfe der unabhängig voneinander höhenverstellbaren Stempel, auf denen das Kraftfahrzeug ruht, senkrecht zu der Bodenplatte der Photogrammetrie-Box ausgerichtet, bedeutet dies auch, dass die XY-Ebene des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems parallel zu der Bodenplatte ausgerichtet ist.
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Wird das Kraftfahrzeug außerdem entlang der Führungsnut in der Photogrammetrie-Box so ausgerichtet, dass die X-Achse des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems parallel zu der Führungsnut verläuft, ist eine definierte und reproduzierbare Drehlage des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems relativ zu dem Photogrammetrie-Koordinatensystem gewährleistet. Ist demnach eine Transformation bezüglich der Relativdrehung des so ausgerichteten Kraftfahrzeug-Koordinatensystems in das Photogrammetrie-Koordinatensystem bekannt, kann die Lage des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems nur noch in Hinblick auf eine einfache Verschiebung abweichen. Wie sich im Folgenden noch näher zeigen wird, reicht es also bei bekannter Relativdrehung der beiden Koordinatensysteme, diese einfache Verschiebung zu bestimmen.
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Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass orthogonale Projektionen der Einmesspunkte an Wänden der Photogrammetrie-Box angezeichnet werden. Dies bedeutet, dass die an der Kraftfahrzeug-Karosserie eingemessenen Einmesspunkte orthogonal auf die Wände der Photogrammetrie-Box projiziert und die Lage der so bestimmten Projektionspunkte angezeichnet wird. Es ist dann jederzeit möglich, das Kraftfahrzeug durch erneutes Einmessen von mindestens einem Einmesspunkt definiert in der ursprünglichen Position in der Photogrammetrie-Box anzuordnen beziehungsweise einen Verschiebungsvektor zu bestimmen.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass mindestens eine Anrisslinie auf dem Kraftfahrzeug mithilfe einer entlang der Führungsnut verlagerbaren Anreißvorrichtung erzeugt wird. Hierzu umfasst der erste, in der Führungsnut verlagerbare Photogrammetrie-Sensor vorzugsweise zusätzlich einen Messbeziehungsweise Anreißarm, der eine Anreißspitze trägt. Dieser Anreißarm ist einerseits zusammen mit dem Photogrammetrie-Sensor entlang der Führungsnut und andererseits entlang der Z-Richtung des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems, die – wie zuvor beschrieben – senkrecht auf der Bodenplatte der Photogrammetrie-Box steht, verlagerbar angeordnet. Es ist daher möglich, mithilfe des Anreißarms vertikale und horizontale Anreißlinien auf der Kraftfahrzeug-Karosserie aufzubringen, wobei deren exakte Lage mithilfe des zusammen mit dem Anreißarm verlagerbaren Photogrammetrie-Sensors jederzeit gewährleistet werden kann. Daher ist ein Anreißen der Karosserie auch bei Vorvermessung mithilfe des Photogrammetrie-Verfahrens ohne Weiteres möglich.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Sitzposition des Kraftfahrzeugs und/oder eine Position einer Messpuppe, insbesondere einer Insassen-Attrappe, also eines sogenannten Dummys in dem Kraftfahrzeug durch Einmessen mindestens eines in dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem vorherbestimmten Punktes in das Photogrammetrie-Koordinatensystem festgelegt wird. Der vorherbestimmte Punkt, nämlich der sogenannte H-Punkt, ist gemäß der Aufprallvorschrift im Kraftfahrzeug-Koordinatensystem festgelegt. Aufgrund der zuvor aufgestellten Transformation zwischen dem Photogrammetrie-Koordinatensystem und dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem ist es nun möglich, einen Sitz und/oder eine Messpuppe durch Vermessung eines Punktes auf dem Sitz beziehungsweise der Messpuppe oder auch auf einer Sitzschale der Messpuppe so auszurichten, dass die Position dieses Punktes in dem Photogrammetrie-Koordinatensystem genau der aus dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem in das Photogrammetrie-Koordinatensystem transformierten Position des vorherbestimmten H-Punktes entspricht. Es ist also ohne Weiteres möglich, die Sitzposition und/oder die Position der Messpuppe beziehungsweise der Sitzschale der Messpuppe bestimmungsgemäß in dem Photogrammetrie-Koordinatensystem auszurichten.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Kraftfahrzeug aus der Photogrammetrie-Box ausgebracht wird, wobei ein Aufprallversuch an dem Kraftfahrzeug außerhalb der Photogrammetrie-Box durchgeführt wird. Das Kraftfahrzeug wird nach dem Aufprallversuch wiederum in die Photogrammetrie-Box eingebracht und zumindest entlang der im Photogrammetrie-Koordinatensystem bekannten Gerade sowie bezüglich der Orientierung der Z-Achse des Kraftfahrzeugs relativ zu der Bodenplatte der Photogrammetrie-Box ausgerichtet. Hierdurch ist das Fahrzeug bezüglich der Relativdrehung seines Koordinatensystems zu dem Photogrammetrie-Koordinatensystem wieder exakt so ausgerichtet wie bei der Vorvermessung, bei der das Kraftfahrzeug ebenfalls bereits einerseits entlang der Führungsnut und andererseits mithilfe der unabhängig voneinander höhenverstellbaren Stempel bezüglich der Relativlage der Z-Achse zu der Bodenplatte der Photogrammetrie-Box ausgerichtet wurde. Eine Abweichung der Lage des Kraftfahrzeugs nach dem Aufprallversuch im Vergleich zu dessen Lage vor dem Aufprallversuch in der Photogrammetrie-Box beschränkt sich daher auf eine einfache Relativverschiebung des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems zu dem Photogrammetrie-Koordinatensystem.
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Es wird daher ein Verfahren bevorzugt, bei dem diese Verschiebung durch Einmessen von mindestens einem der zuvor gemessenen Einmesspunkte in das Photogrammetrie-Koordinatensystem erfolgt. Dabei ist es prinzipiell ausreichend, einen einzigen der im Rahmen der Vorvermessung eingemessenen Einmesspunkte nach dem Aufprallversuch erneut in das Photogrammetrie-Koordinatensystem einzumessen. Aus der Abweichung zwischen den beiden Messungen, nämlich der ersten Messung vor dem Aufprallversuch und der zweiten Messung nach dem Aufprallversuch kann ohne Weiteres die Verschiebung des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems festgestellt und eine entsprechende, diese Verschiebung korrigierende Koordinaten-Transformation aufgestellt werden. Die Genauigkeit der Messung wird jedoch erhöht, wenn mehr als ein Einmesspunkt erneut in das Photogrammetrie-Koordinatensystem eingemessen wird. Dabei steigt die Genauigkeit, je mehr Einmesspunkte erneut eingemessen werden. Als Referenz können hierbei die an den Wänden der Photogrammetrie-Box angezeichneten, orthogonalen Projektionen der Einmesspunkte herangezogen werden.
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Wesentlich ist, dass die Einmesspunkte so gewählt werden, dass sie sich nach Möglichkeit während des Aufprallversuchs nicht oder nur geringfügig bezüglich ihrer Lage im Kraftfahrzeug-Koordinatensystem verändern. Nur dann ist gewährleistet, dass die Position des Kraftfahrzeugs in der Photogrammetrie-Box nach dem Aufprallversuch ohne Weiteres zumindest rechnerisch wieder hergestellt werden kann.
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Schließlich wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Kraftfahrzeug nach dem Aufprallversuch in der Photogrammetrie-Box photogrammetrisch vermessen wird. Dabei werden insbesondere die zuvor durch Anreißen der Karosserie erzeugten Anrisslinien und insbesondere die Kreuzungspunkte der horizontalen und vertikalen Anrisslinien herangezogen, um die Verformung der Kraftfahrzeug-Karosserie während des Aufprallversuchs quantitativ festzustellen. Letztlich ist es möglich, eine im Rahmen der Vorvermessung eingemessene Punktewolke des Kraftfahrzeugs mit einer entsprechend photogrammetrisch vermessenen Punktewolke des Kraftfahrzeugs nach dem Aufprallversuch zu vergleichen, um die Verformung der Kraftfahrzeug-Karosserie quantifizieren zu können.
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Es zeigt sich noch Folgendes: Bei einer Ausrichtung des Kraftfahrzeugs entlang der im Photogrammetrie-Koordinatensystem bekannten Gerade einerseits und mithilfe der höhenverstellbaren Stempel andererseits kann quasi jedes beliebige Kraftfahrzeug in eine identische Ausrichtung innerhalb der Photogrammetrie-Box gebracht werden. Die Lage des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems hängt nämlich dann nicht von der konkreten Art beziehungsweise dem konkreten Modell oder der konkreten Größe des Kraftfahrzeugs ab. Es genügt daher grundsätzlich, die Relativdrehung des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems anhand eines einzigen Kraftfahrzeugs einmalig relativ zu dem Photogrammetrie-Koordinatensystem zu bestimmen und die entsprechende Transformation aufzustellen. Jedes andere entsprechend ausgerichtete Kraftfahrzeug ist dann exakt gleich bezüglich seines Koordinatensystems relativ zu dem Photogrammetrie-Koordinatensystem gedreht. Es ergibt sich lediglich eine verschiedene Verschiebung, die ohne Weiteres durch Einmessen mindestens eines in dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem bekannten Ausrichtpunktes in das Photogrammetrie-Koordinatensystem festgestellt werden kann. Daher ist es grundsätzlich nicht nötig, die Relativdrehung der Koordinatensysteme für jedes Kraftfahrzeug-Modell oder jede Kraftfahrzeug-Größe neu einzumessen beziehungsweise die entsprechende Transformation aufzustellen. Die Genauigkeit der Methode steigt jedoch selbstverständlich, wenn für jedes Kraftfahrzeug erneut auch die Relativdrehung der Koordinatensysteme bestimmt wird.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel einer Photogrammetrie-Box;
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2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens, insbesondere der Ermittlung einer Koordinaten-Transformation zwischen dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem und dem Photogrammetrie-Koordinatensystem, und
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3 eine schematische Darstellung der Wände der Photogrammetrie-Box mit darauf angezeichneten Projektionen von Einmesspunkten.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Photogrammetrie-Box 1 in Draufsicht. Diese weist eine Bodenplatte 3, die vorzugsweise als Stahlplatte ausgebildet ist, und drei in Leichtbauweise aufgeständerte Wände 5, 5', 5'' auf. Dabei spannen die Wände 5, 5', 5'' ein Photogrammetrie-Koordinatensystem auf, dessen X-Achse durch einen Pfeil P angedeutet ist.
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In der Bodenplatte 3 ist mindestens eine Führungsnut 7 eingebracht, deren genaue Lage und Erstreckung in dem Photogrammetrie-Koordinatensystem bekannt ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Führungsnuten 7, 7', 7'', 7''' vorgesehen, wobei in den Führungsnuten 7, 7', 7'', 7''' ein erster Photogrammetrie-Sensor 9 verlagerbar geführt ist. Der Photogrammetrie-Sensor 9 umfasst eine Kamera 11 sowie einen Messarm 13, der als Abtast- oder auch als Anreißarm fungieren kann.
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Der Photogrammetrie-Sensor 9 ist in 1 seitlich zusammen mit einer ihm zugeordneten Lagerung 15 detaillierter dargestellt. Die Lagerung 15 umfasst eine Bodenplatte 17 und einen sich senkrecht zu dieser erstreckenden Haltepfahl 19. In die Führungsnut 7, 7', 7'', 7''' eingesetzt ist die Bodenplatte 17 entlang dieser verlagerbar. Der Photogrammetrie-Sensor 9 mit der Kamera 11 und dem Messarm 13 ist an dem Haltepfahl 19 verlagerbar gehalten, nämlich in Richtung der Höhe, also Längserstreckung des Haltepfahls 19 sowie in einer dritten Richtung, die senkrecht auf der Höhe des Haltepfahls 19 und senkrecht auf der Erstreckung der Führungsnut 7, 7', 7'', 7''' steht, in der die Bodenplatte 17 eingesetzt ist.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Bodenplatte 17 beispielsweise aus der Führungsnut 7 zu entnehmen und in die Führungsnut 7' einzusetzen. Auf diese Weise kann die Anordnung aus dem Photogrammetrie-Sensor 9 und dessen Lagerung 15 in alle vier Führungsnuten 7, 7', 7'', 7''' nacheinander eingesetzt werden, um ein in der Photogrammetrie-Box 1 angeordnetes Kraftfahrzeug von allen Seiten zu vermessen.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Photogrammetrie-Box 1 ist vorgesehen, dass die Führungsnuten 7, 7', 7'', 7''' als durchgehende, einzige Führungsnut ausgebildet sind, wobei sie vorzugsweise in einem bogenförmigen Verlauf im Bereich der aufeinandertreffenden Ecken derselben ineinander übergehen. Es ist dann möglich, dass die Bodenplatte 17 der Lagerung 15 entlang der einzigen Führungsnut und insbesondere entlang der bogenförmigen Übergänge um das gesamte Fahrzeug herum verlagert wird, ohne dass sie aus einer Führungsnut entnommen und in eine andere eingesetzt werden muss.
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Die Vermessung von Punkten auf der Kraftfahrzeug-Karosserie mithilfe des Photogrammetrie-Sensors 9 erfolgt derart, dass mithilfe des mit einem Taster versehenen Messarms 13 ein zu vermessender Punkt auf der Kraftfahrzeug-Karosserie angetastet wird. Die Kamera 11 erzeugt eine Aufnahme einer von ihrer Position aus sichtbaren Wand 5, 5', 5'', sodass die Position der Kamera anhand der auf der Aufnahme sichtbaren Photogrammetrie-Marken, die an der Wand 5, 5', 5'' angeordnet sind, bestimmt werden kann. Da die Position des Tasters an dem Messarm 13 relativ zu der Kamera 11 bekannt ist, kann auch die Position des angetasteten Punktes bestimmt werden, wenn die Position der Kamera 11 bekannt ist.
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Zum Anreißen von Anreißlinien auf der Kraftfahrzeug-Karosserie wird der Messarm 13 mit einer Anreißspitze versehen. Um vertikale Anrisslinien zu erzeugen wird dann die horizontale Position des als Anreißarm ausgebildeten Messarms 13 entlang der Führungsnut 7, 7', 7'', 7''' festgehalten, während die Anreißspitze entlang des Haltepfahls 19 in vertikaler Richtung verlagert wird, wobei sie eine Anrisslinie in den Lack der Karosserie kratzt. Horizontale Anrisslinien können erzeugt werden, indem die vertikale Position des Anreißarms festgelegt wird, wobei dieser entlang der Führungsnut 7, 7', 7'', 7''' in horizontaler Richtung verlagert wird, wobei die Anreißspitze eine Anrisslinie in den Lack der Karosserie kratzt. Der genaue Verlauf und die Position der Anrisslinien kann dabei mithilfe der Kamera 11 zu jedem Zeitpunkt überwacht werden.
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Zusätzlich zu dem ersten Photogrammetrie-Sensor 9 ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein zweiter, unabhängig von den Führungsnuten 7, 7', 7'', 7''' verlagerbarer Photogrammetrie-Sensor 21 vorgesehen, um zusätzliche, flexible Messungen durchführen zu können. Dieser ist – wie auch der erste Photogrammetrie-Sensor 9 – mit einem Messrechner 23 zur Übermittlung und späteren Auswertung der gewonnenen Daten wirkverbunden.
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In der Photogrammetrie-Box 1 sind in die Bodenplatte 3 eingelassen vier unabhängig voneinander höhenverstellbare Stempel 25, 25', 25'', 25''' vorgesehen, auf denen eine hier strichliert angedeutete Kraftfahrzeug-Karosserie 27 angeordnet werden kann.
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Es ist noch ein zentraler Bildschirm 29 in 1 dargestellt, der vorzugsweise mit dem Messrechner 23 wirkverbunden ist und der Darstellung der aktuell gemessenen Koordinaten an einen Werker dient.
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Strichliert angedeutet ist noch eine Kraneinrichtung 31, die zur Versorgung der Photogrammetrie-Box 1 mit schweren Gütern und/oder gegebenenfalls zur Verlagerung der Wände 5, 5', 5'' sowie gegebenenfalls auch zum Ein- und Ausheben einer Kraftfahrzeug-Karosserie 27 dient.
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2 zeigt eine schematische Darstellung des Verfahrens. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. 1a) zeigt eine in der Photogrammetrie-Box 1 angeordnete Kraftfahrzeug-Karosserie 27, die ein Kraftfahrzeug-Koordinatensystem 33 aufspannt. Ebenfalls dargestellt ist ein durch die Wände 5, 5', 5'' aufgespanntes und durch an diesen angeordnete Photogrammetrie-Marken, von denen hier beispielhaft eine mit dem Bezugszeichen 35 gekennzeichnet ist, definiertes Photogrammetrie-Koordinatensystem 37.
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Auf der Kraftfahrzeug-Karosserie 27 sind mittels eines Koordinatenmessgeräts drei Ausrichtpunkte A1, A2, A3 vermessen worden, deren Lage demnach in dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem 33 bekannt ist.
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Die Kraftfahrzeug-Karosserie 27 wird nun zunächst in der Photogrammetrie-Box 1 so ausgerichtet, dass die X-Achse des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems 33 parallel zu der Führungsnut 7 orientiert ist. Zugleich wird die Kraftfahrzeug-Karosserie 27 mithilfe der höhenverstellbaren Stempel 25, 25', 25'', 25''' so ausgerichtet, dass die Z-Achse des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems 33 senkrecht zu der Bodenplatte 3 der Photogrammetrie-Box 1 steht. Somit ist die Kraftfahrzeug-Karosserie 27 in einer definierten Lage in der Photogrammetrie-Box 1 ausgerichtet.
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Das durch die Wände 5, 5', 5'' aufgespannte Photogrammetrie-Koordinatensystem 37 ist typischerweise gleichwohl relativ zu dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem 33 verdreht und verschoben.
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Daher werden nun die Ausrichtpunkte A1, A2, A3 mithilfe des ersten Photogrammetrie-Sensors 9 und/oder mithilfe des zweiten Photogrammetrie-Sensors 21 in das Photogrammetrie-Koordinatensystem 37 eingemessen, sodass danach ihre Lage sowohl in dem Kraftfahrzeug-Koordinatensystem 33 als auch in dem Photogrammetrie-Koordinatensystem 37 bekannt ist. Es ist daher nun rechnerisch möglich, das Photogrammetrie-Koordinatensystem 37 so zu drehen, dass seine relative Drehlage mit der des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems 33 übereinstimmt. Dies wird vorzugsweise erreicht, indem eine Koordinaten-Transformation zwischen den beiden Koordinatensystemen 33, 37 aufgestellt wird, was hier durch einen Pfeil P' schematisch angedeutet ist.
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2b) zeigt entsprechend die Photogrammetrie-Box 1 mit den relativ zueinander ausgerichteten Koordinatensystemen 33, 37. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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Es werden nun mithilfe des ersten Photogrammetrie-Sensors 9 und/oder mithilfe des zweiten Photogrammetrie-Sensors 21 Einmesspunkte auf der Kraftfahrzeug-Karosserie 27 in das Photogrammetrie-Koordinatensystem 37 eingemessen, deren Lage dann mithilfe der Transformation unmittelbar in das Kraftfahrzeug-Koordinatensystem 33 überführt werden kann. In 2b) ist beispielhaft ein erster Einmesspunkt E1 dargestellt.
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Die Lage von mindestens drei solcher Einmesspunkte E1 wird vorzugsweise festgehalten, indem orthogonale Projektionen der Einmesspunkte E1 auf den Wänden 5, 5', 5'' markiert werden.
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3 zeigt sechs solcher Markierungen M1, M2, M3, M4, M5, M6, die als Referenz für eine spätere Re-Orientierung der Kraftfahrzeug-Karosserie 27 beziehungsweise des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems 33 in der Photogrammetrie-Box 1 nach dem Aufprallversuch dienen. Im Übrigen sind gleiche und funktionsgleiche Elemente in 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
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Die Kraftfahrzeug-Karosserie 27 wird nun aus der Photogrammetrie-Box 1 ausgebracht, und es wird ein Aufprallversuch durchgeführt.
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Anschließend wird die verformte Kraftfahrzeug-Karosserie 27 wieder in die Photogrammetrie-Box 1 eingebracht, auf die Stempel 25, 25', 25'', 25''' aufgesetzt und entlang der Führungsnut 7 sowie in Bezug auf die Relativlage der Z-Achse des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems 33 relativ zu der Bodenplatte 3 ausgerichtet. Es genügt dann die Einmessung eines einzigen Einmesspunktes, beispielsweise des Einmesspunktes E1, um eine Relativverschiebung des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems 33 zu dem Photogrammetrie-Koordinatensystem 37 festzustellen und einen entsprechenden Verschiebungsvektor aufzustellen. Selbstverständlich steigt die Genauigkeit des Verfahrens, wenn mehr als ein Einmesspunkt erneut in das Photogrammetrie-Koordinatensystem 37 eingemessen wird. Als Referenz dienen hierzu bevorzugt die Markierungen M1, M2, M3, M4, M5, M6.
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Durch die zuvor aufgestellte Transformation zusammen mit dem neu bestimmten Verschiebevektor ist nun die Relativlage des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems 33 relativ zu dem Photogrammetrie-Koordinatensystem 37 bekannt, und die verformte Kraftfahrzeug-Karosserie 27 kann ohne Weiteres photogrammetrisch vermessen werden. Dabei ist es möglich, die auf diese Weise gewonnenen photogrammetrischen Messwerte der verformten Kraftfahrzeug-Karosserie 27 unmittelbar mit der Messpunktewolke der unverformten Kraftfahrzeug-Karosserie 27 zu vergleichen, um die Verformung zu quantifizieren.
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Die Bestimmung des sogenannten H-Punkts kann im Rahmen des Verfahrens ohne Weiteres durch photogrammetrisches Antasten dieses Punktes insbesondere bei geöffneter Karosserie mithilfe des ersten Photogrammetrie-Sensors 9 und/oder mithilfe des zweiten, flexibler einsetzbaren Photogrammetrie-Sensors 21 erfolgen.
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Damit zeigt sich insgesamt, dass mithilfe des Verfahrens eine kostengünstige, schnelle photogrammetrische Vorvermessung eines Kraftfahrzeugs vor einem Aufprallversuch möglich ist. Dabei ist ein wohldefinierter Prozess zum Ausrichten des Kraftfahrzeug-Koordinatensystems 33 relativ zu dem Photogrammetrie-Koordinatensystem 37 geschaffen worden, sodass diese Koordinatensysteme 33, 37 sowohl bei der Vorvermessung als auch bei der Vermessung der verformten Kraftfahrzeug-Karosserie 27 in Überdeckung gebracht werden können. Dies bedeutet, dass die Kraftfahrzeug-Karosserie 27 vor und nach dem Aufprallversuch eineindeutig relativ zu dem Photogrammetrie-Koordinatensystem 37 positioniert werden kann. Auch ein Anreißen der Kraftfahrzeug-Karosserie 27 im Rahmen der Vorvermessung ist mithilfe des ersten Photogrammetrie-Sensors 9 möglich. Außerdem ist die Bestimmung eines H-Punkts im Kraftfahrzeug-Koordinatensystem 33 gewährleistet.
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Da das Verfahren wesentlich weniger aufwändig ist als ein bekanntes Verfahren, bei dem eine Kraftfahrzeug-Karosserie mithilfe eines Koordinatenmessgeräts vorvermessen wird, ergeben sich kürzere Messzeiten, sodass der Fahrzeugdurchsatz erhöht, insbesondere verdoppelt werden kann. Der Aufbau der optischen Messtechnik für die Photogrammetrie ist problemlos möglich, und es sind keine aufwändigen baulichen Maßnahmen notwendig.
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Zugleich ist das photogrammetrische Messsystem sehr viel kostengünstiger als ein Koordinatenmessgerät und zur photogrammetrischen Nachvermessung der Fahrzeugkarosserie auch bei bekannten Verfahren ohnehin vorhanden. Ebenfalls bereits vorhandene Koordinatenmessgeräte können mit einem größeren Durchsatz sinnvoller ausgelastet werden, weil im Rahmen der Einmessung von Ausrichtpunkten in das Kraftfahrzeug-Koordinatensystem 33 lediglich wenige Punkte taktil angetastet werden müssen.
