-
Die Erfindung betrifft einen Messwertaufnehmer und ein Verfahren zur Fahrzeugvermessung.
-
Stand der Technik
-
Zur Bestimmung der Fahrwerksdaten von (Kraft-)Fahrzeugen werden sowohl am Ende des Produktionsbandes der Fahrzeughersteller als auch in den Werkstätten häufig Kamerasysteme verwendet.
-
Für die Vermessung des Fahrwerks werden dabei entweder optische Marken („Targets“) an den Rädern befestigt, oder die Räder werden direkt von den Kameras erfasst.
-
Die Anordnung dieser Kamerasysteme ergibt sich aus deren Position bezogen auf das Fahrzeug, die Kamerasysteme können sich entweder vor dem Fahrzeug oder seitlich davon befinden.
-
Um eine Messung durchführen zu können, muss ein Bezug zwischen den Kamerasystemen hergestellt werden. Der Bezug wird entweder durch eine starre mechanische Verbindung zur Verfügung gestellt oder während der Messung durch das Messsystem ermittelt.
-
Eine Möglichkeit, um den Bezug zwischen Messwertaufnehmern herzustellen, die seitlich vom Fahrzeug angeordnet sind, ist es, zusätzliche Referenzsysteme zu verwenden.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Messwertaufnehmer für die Fahrwerksvermessung mit einer verbesserten Anordnung von Messkameras und Referenzsystem zur Verfügung zu stellen.
-
Ein erfindungsgemäßer Messwertaufnehmer zur Fahrzeugvermessung hat wenigstens zwei Kameras und wenigstens ein Referenzsystem, das ausgebildet ist, um den räumlichen Bezug zwischen mehreren an einem Messplatz aufgestellten Messwertaufnehmern herzustellen. Die Kameras eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers sind übereinander, insbesondere auf einer Linie, die im Wesentlichen in einem rechten Winkel zur Ebene des Messplatzes ausgerichtet ist, angeordnet.
-
Die Erfindung umfasst auch einen Messplatz zur Fahrzeugvermessung mit wenigstens zwei erfindungsgemäßen Messwertaufnehmern, die so auf dem Messplatz angeordnet sind, dass die Referenzsysteme der Messwertaufnehmer in Sichtverbindung miteinander stehen.
-
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Fahrzeugvermessung schließt ein, wenigstens zwei erfindungsgemäße Messwertaufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche so auf einem Messplatz anzuordnen, dass die Referenzsysteme der Messwertaufnehmer in Sichtverbindung miteinander stehen.
-
Erfindungsgemäße Messwertaufnehmer ermöglichen bei vorgegebenem Abstand zwischen den wenigstens zwei Kameras (Stereobasis) und der vorgegebenen Mindestbaugröße der Kameras die geringstmögliche Baugröße der Messwertaufnehmer bei größtmöglicher mechanischer Stabilität.
-
Die vorgeschlagene vertikale Anordnung der Kameras, die gemeinsam eine Stereokamera bilden, bietet zusätzlich den Vorteil, dass auch große Lenkeinschlag-Winkel der Fahrzeugräder vermessen werden können. Anders als bei einer horizontalen Anordnung der Kameras wird keine der Kameras durch die Radkante abgeschattet, wenn das Rad maximal eingelenkt ist.
-
Die erfindungsgemäße vertikale Anordnung der Kameras erleichtert zusätzlich das Erfassen der Geometrie der Karosseriekante, wie sie zur Messung des Höhenstandes des Fahrzeugs erforderlich ist. Da der Höhenstand am höchsten Punkt des Radhauses gemessen wird, ist die Karosseriekante an dieser Stelle ein im Wesentlichen horizontales Objekt. Für die automatische Bildverarbeitung ist es sehr aufwändig, den Abstand eines Objektes zu bestimmen, wenn die Kameras und das zu vermessende Objekt in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Eine solche Konstellation wird durch die vorgeschlagene vertikale Anordnung der Kameras vermieden.
-
In einer Ausführungsform ist ein Referenzsystem seitlich neben einer der Kameras angeordnet. Man erhält auf diese Weise bei vorgegebener Mindestbaugröße des Referenzsystems die geringstmögliche Baugröße des Messwertaufnehmers bei größtmöglicher mechanischer Stabilität.
-
In einer Ausführungsform ist das Referenzsystem in einem horizontalen Abstand von den Kameras angeordnet, der so groß ist, dass die Sichtverbindung zwischen einander gegenüberliegenden Referenzsystemen auch von dem größten zu vermessenden Rad nicht unterbrochen wird. Auf diese Weise können auch Fahrzeuge mit großen Rädern, wie z.B. Lastkraftwagen, ohne Einschränkungen mit einem erfindungsgemäßen Messwertaufnehmer vermessen werden.
-
In einer Ausführungsform sind die Kameras und ein Referenzsystem in der Seitenansicht des Messwertaufnehmers an den Ecken eines gleichschenkligen, insbesondere gleichseitigen Dreiecks angeordnet. Eine derartige Geometrie ermöglicht eine besonders platzsparende und zur Fahrzeugvermessung gut geeignete Anordnung der Kameras und des Referenzsystems mit hoher Stabilität.
-
In einer Ausführungsform hat der Messwertaufnehmer in der Seitenansicht einen polygonalen Aufbau. Der polygonale Aufbau hat dabei zwei lange Seiten, die in einem rechten Winkel zueinander angeordnete sind, und eine schräg verlaufende Seite, die dem rechten Winkel gegenüberliegend angeordnet ist.
-
In einer Ausführungsform hat das Polygon zwischen der schräg verlaufenden Seite und den beiden in einem rechten Winkel zueinander angeordneten langen Seiten jeweils eine kurze Seite, die in einem rechten Winkel zu der jeweiligen langen Seite, mit der sie verbunden ist, verläuft.
-
Ein derartiger Aufbau stellt einen Messwertaufnehmer mit einer besonders stabilen Geometrie und geringer Baugröße zur Verfügung.
-
In einer anderen Ausführungsform hat der Messwertaufnehmer zwei Schenkel, die in einem im Wesentlichen rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Dabei ist ein Referenzsystem in einem ersten, im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Schenkel angeordnet und die Kameras sind in einem zweiten, im Wesentlichen vertikal ausgerichteten Schenkel angeordnet.
-
Ein derartiger Aufbau mit zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Schenkeln stellt einen Messwertaufnehmer mit ausreichender Stabilität zur Verfügung, der ein geringes Gewicht und einen reduzierten Platzbedarf hat.
-
In einer Ausführungsform hat einer der beiden Schenkel des Messwertaufnehmers einen Querschnitt mit wenigstens zwei Symmetrielinien, insbesondere einen H-förmigen Querschnitt. Ein derartiger Querschnitt stellt einen besonders stabilen Schenkel mit einer symmetrischen Wärmeverteilung zur Verfügung, so dass eine thermische Verformung des Schenkels aufgrund einer Erwärmung des Schenkels im Betrieb reduziert bzw. vermieden werden kann.
-
Alternativ kann der Schenkel auch einen kreis- oder ellipsenförmigen Querschnitt aufweisen.
-
Kurze Beschreibung der Figuren
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine schematische Draufsicht auf einen Messplatz zur Fahrzeugvermessung mit vier erfindungsgemäßen Messwertaufnehmern;
-
2 eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers;
-
3 eine schematische Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers;
-
4a schematisch die Vermessung eines eingeschlagenen Rades mit einer horizontalen Kameraanordnung;
-
4a schematisch die Vermessung eines eingeschlagenen Rades mit einer vertikalen Kameraanordnung; und
-
5 eine perspektivische Ansicht eines Schenkels eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
Figurenbeschreibung
-
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Messplatzes zur Fahrzeugvermessung mit vier erfindungsgemäßen Messwertaufnehmern 2.
-
Auf dem Messplatz ist ein zu vermessendes Fahrzeug 10 mit zwei Achsen 12a, 12b und vier Rädern 8 angeordnet.
-
Jedem der Räder 8 gegenüberliegend ist auf der Außenseite des Fahrzeugs 10 jeweils ein Messwertaufnehmer 2 angeordnet, so dass die Messwertaufnehmer 2 im Wesentlichen in einer rechteckigen Anordnung angeordnet sind. Jeder der Messwertaufnehmer 2 weist ein aus jeweils zwei Kameras bestehendes Stereokamerasystem 4 auf, das auf das dem jeweiligen Messwertaufnehmer 2 gegenüberliegende Rad 8 des Fahrzeugs 10 ausgerichtet ist.
-
Um die relativen Positionen der Messwertaufnehmer 2 in Bezug zueinander bestimmen zu können, weist jeder der Messwertaufnehmer 2 ein Referenzsystem 6 auf. Die Messwertaufnehmer 2 und die Referenzsysteme 6 sind dabei so ausgerichtet, dass jedes der Referenzsysteme 6 in Sichtverbindung 14a, 14b, 16a, 16b mit dem jeweiligen Referenzsystem 6 der zwei nächstliegenden Messwertaufnehmer 2 steht. Insbesondere bestehen auch Sichtverbindungen 14a, 14b, die unterhalb der in der Figur nicht gezeigten Fahrzeugkarosserie verlaufen, zwischen den Referenzsystemen 6 der Messwertaufnehmern 2, die auf verschiedenen Seiten des Fahrzeugs 10 angeordnet sind.
-
2 zeigt eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers 2a.
-
Der Messwertaufnehmer 2a des ersten Ausführungsbeispiels weist in der Seitenansicht einen rechten Winkel mit einer ersten, im Wesentlichen parallel zur Fahrbahnebene des Messplatzes ausgerichteten horizontalen Seite 3a und einer zweiten, vertikal ausgerichteten Seite 3b auf. Dem rechten Winkel zwischen den beiden Seiten 3a und 3b gegenüberliegend ist eine schräge Seite 5 angeordnet, die an ihren Enden durch jeweils eine kurze Seite 3c bzw. 3d mit der ersten bzw. zweiten Seite 3a, 3b, die den rechten Winkel bilden, verbunden ist.
-
Die kurzen Seiten 3c und 3d sind jeweils in einem rechten Winkel zu derjenigen von der ersten und der zweiten Seite 3a, 3b ausgerichtet, mit der sie verbunden sind.
-
Zwei Kameras 4a, 4b, die gemeinsam ein Stereokamerasystem 4 bilden, sind auf einer vertikalen Linie, die parallel zum zweiten, vertikalen Schenkel 3b verläuft, übereinander angeordnet.
-
Ein Referenzsystem 6 ist an dem von der unteren Kamera 4b abgewandten Ende der unteren, horizontal ausgerichteten Seite 3a angeordnet.
-
Das in der 2 gezeigte erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers 2a weist eine hohe mechanische Stabilität auf, so dass sich die Position und die Ausrichtung der Kameras 4a, 4b und des Referenzsystems 6 durch mechanische oder thermische Belastungen im Betrieb kaum verändern und mit dem Messwertaufnehmer 2a daher Messungen mit sehr hoher Genauigkeit durchgeführt werden können.
-
Das Referenzsystem 6 ist dabei in einem horizontalen Abstand D von den Kameras 4a, 4b angeordnet, der ausreichend groß ist, so dass die Sichtverbindung 14a, 14b zwischen zwei auf verschiedenen Seiten des Fahrzeugs 10 einander gegenüberliegend angeordneten Referenzsystemen 6 auch von dem größtmöglichen zu vermessenden Rad 8 nicht verdeckt wird. Vielmehr verbleibt zwischen der Projektion des Rades 8 auf den Messwertaufnehmer 2a und dem Referenzsystem 6 ein Mindestabstand d.
-
3 zeigt eine Seitenansicht eines zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers 2b.
-
Der Messwertaufnehmer 2b gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist einen ersten, horizontalen Schenkel 7, der in der Seitenansicht im Wesentlichen rechteckig ausgebildet ist, und einen zweiten, vertikalen Schenkel 9 auf. Der zweite Schenkel 9 ist in der Seitenansicht ebenfalls im Wesentlichen rechteckig ausgebildet und gegenüber dem ersten Schenkel um 90° gedreht angeordnet.
-
Die beiden Kameras 4a und 4b, die gemeinsam das Stereokamerasystem 4 bilden, sind in dem vertikalen Schenkel 9 auf einer sich in vertikaler Richtung erstreckenden Linie übereinander angeordnet.
-
Der zweite, horizontale Schenkel 7 ist im Wesentlichen parallel zur Messebene des Messplatzes ausgerichtet und weist an seinem von dem vertikalen Schenkel 9 abgewandten Ende ein Referenzsystem 6 auf, das ausgebildet ist, um die relativen Positionen mehrerer Messwertaufnehmer 2 in Bezug zueinander zu bestimmen.
-
Das Referenzsystem 6 ist dabei in einem horizontalen Abstand D von den Kameras 4a, 4b angeordnet, der ausreichend groß ist, so dass die Sichtverbindung 14a, 14b zwischen zwei auf verschiedenen Seiten des Fahrzeugs 10 einander gegenüberliegenden Referenzsystemen 6 auch von dem größtmöglichen zu vermessenden Rad 8 nicht verdeckt wird. Vielmehr verbleibt zwischen der Projektion des Rades 8 auf den Messwertaufnehmer 2b und dem Referenzsystem 6 ein Mindestabstand d.
-
Die erfindungsgemäße Anordnung der Kameras 4a, 4b auf einer vertikalen Linie, die in einem rechten Winkel zur Ebene des Messplatzes angeordnet ist, bietet zusätzlich den Vorteil, dass die Messungen auch bei großen Lenkeinschlagwinkeln durchgeführt werden können.
-
4a zeigt schematisch die Vermessung eines eingeschlagenen Rades 8 mit einer horizontalen Anordnung der Kameras 4a, 4b, wie sie im Stand der Technik üblich ist. Hierbei wird bei Überschreiten eines bestimmten Einschlagwinkels die Sicht von der linken Kamera 4a auf das Rad 8 durch die vordere Radkante 8a verdeckt. Bei Überschreiten des bestimmten Einschlagwinkels ist daher keine Messung mehr möglich, da das Rad 8 von der linken Kamera 4a nicht mehr erfasst wird.
-
Dieses Problem wird mit der erfindungsgemäßen vertikalen Anordnung der Kameras 4a, 4b, die das Stereokamerasystem 4 bilden, vermieden, da bei einer derartigen vertikalen Anordnung der Kameras 4a, 4b auch bei einem maximalen Einschlagwinkel des Rades 8 keine der Kameras 4a, 4b durch die vordere Radkante 8a abgeschattet wird.
-
Um die Messgenauigkeit des Messwertaufnehmers 2b langfristig sicherzustellen, ist es erforderlich, dass sich auch bei mechanischer oder thermischer Belastung weder die Position noch die Orientierung der Komponenten, insbesondere der Kameras 4a, 4b und des Referenzsystems 6 verändern.
-
Um die notwendige mechanische Stabilität zu erreichen, ist eine ausreichende Dimensionierung der tragenden Elemente des Messwertaufnehmers erforderlich.
-
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer geeigneten Ausführungsform eines Schenkels 9 eines erfindungsgemäßen Messwertaufnehmers 2b gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
-
Um die gewünschte mechanische und thermische Stabilität zu erreichen, ist zu berücksichtigen, dass der Messwertaufnehmer im Betrieb durch die Vielzahl an elektronischen Komponenten mit einer erheblichen Wärmeleistung belastet wird.
-
Ein wesentlicher Beitrag zur Wärmeleistung wird von der in der 5 nicht gezeigten Beleuchtungsvorrichtung, die z.B. als Laserprojektor ausgebildet und mittig zwischen den beiden Kameras 4 angeordnet ist, aufgebracht. Die von der Beleuchtungsvorrichtung und anderen Komponenten erzeugte Wärme wird durch Konvektion an der Oberfläche des Schenkels 9 abgeführt.
-
Dabei entsteht eine Temperatursenke, die zu einer thermischen Verformung des Schenkels 9 führen kann. Eine solche Verformung kann durch eine geeignete Geometrie, welche die Wärmestromdichte im gesamten Schenkel 9 möglichst konstant hält, minimiert werden. Hierfür eignen sich insbesondere Querschnitte, die, wie in dem in der 5 gezeigten Beispiel, wenigstens zwei Symmetrielinien aufweisen, insbesondere kreisförmige und H-förmige Querschnitte. Ein in den Figuren nicht gezeigter U-förmiger Querschnitt, der nur eine einzige Symmetrielinie aufweist, ist dagegen weniger gut geeignet.
