DE102015006571A1

DE102015006571A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Verwindung einer Karosserie und/oder eines Fahrgestells

Info

Publication number: DE102015006571A1
Application number: DE102015006571.8A
Authority: DE
Inventors: Fridtjof Stein
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-05-21
Filing date: 2015-05-21
Publication date: 2015-12-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (6) zur Ermittlung einer Verwindung einer Karosserie und/oder eines Fahrgestells eines Fahrzeugs (2) mit zumindest zwei an unterschiedlichen Fahrzeugseiten angeordneten Bilderfassungseinheiten (3, 5) und zumindest einer zur Ermittlung jeweils zumindest einer Bewegungsrichtung und eines Bewegungswinkels der Bilderfassungseinheiten (3, 5) aus mittels der Bilderfassungseinheiten (3, 5) erfassten Bildern (B1, B2) ausgebildeten Bildauswerteeinheit (7). Die Bildauswerteeinheit (7) ist weiterhin ausgebildet, anhand von Differenzen zwischen der ermittelten Bewegungsrichtung und des ermittelten Bewegungswinkels aus den Bildern (B1) einer Bilderfassungseinheit (3) und der ermittelten Bewegungsrichtung und des ermittelten Bewegungswinkels aus den Bildern (B2) der zumindest einen weiteren Bilderfassungseinheit (5) eine Verwindung der Karosserie und/oder des Fahrgestells zu ermitteln. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung einer solchen Vorrichtung (6) zur Detektion einer Schädigung zumindest einer Fahrzeugkomponente und/oder eines Beladungszustands eines Fahrzeugs (2) anhand der ermittelten Verwindung sowie ein Verfahren zur Ermittlung einer Verwindung einer Karosserie und/oder eines Fahrgestells eines Fahrzeugs (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Verwindung einer Karosserie und/oder eines Fahrgestells eines Fahrzeugs.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung einer solchen Vorrichtung zur Detektion einer Schädigung zumindest einer Fahrzeugkomponente anhand der ermittelten Verwindung.
Aus der DE 10 2008 061 060 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Rotationsachse eines Fahrzeugs bekannt, wobei mittels zwei, jeweils in einem Außenspiegel des Fahrzeugs angeordneten und nach unten gerichteten Kameras Bilder erfasst werden und durch Auswertung dieser Bilder eine Rotationsachse des Fahrzeugs bestimmt wird. Eine Bildverarbeitungs- und Auswerteeinheit ist mit einem Fahrerassistenzsystem, insbesondere einer Antriebsschlupfregelung, einem elektronischen Stabilitätsprogramm oder einem Parkassistenten verbunden und übermittelt mittels der Bildverarbeitungs- und Auswerteeinheit bestimmte Rotationsachsen, insbesondere eine so genannte Wankachse, Nickachse und Gierachse, und zugehörige Winkel an das Fahrerassistenzsystem.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Verwindung einer Karosserie und/oder eines Fahrgestells eines Fahrzeugs sowie eine Verwendung einer solchen Vorrichtung anzugeben.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale, hinsichtlich des Verfahrens durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Verwendung durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung einer Verwindung einer Karosserie und/oder eines Fahrgestells eines Fahrzeugs umfasst zumindest zwei an unterschiedlichen Fahrzeugseiten angeordnete Bilderfassungseinheiten und zumindest eine zur Ermittlung jeweils zumindest einer Bewegungsrichtung und eines Bewegungswinkels der Bilderfassungseinheiten aus mittels der Bilderfassungseinheiten erfassten Bildern ausgebildeten Bildauswerteeinheit. Die Bildauswerteeinheit ist weiterhin ausgebildet, anhand von Differenzen zwischen der ermittelten Bewegungsrichtung und des ermittelten Bewegungswinkels aus den Bildern einer der Bilderfassungseinheiten und der ermittelten Bewegungsrichtung und des ermittelten Bewegungswinkels aus den Bildern zumindest einer weiteren der Bilderfassungseinheiten eine Verwindung der Karosserie und/oder des Fahrgestells zu ermitteln.
Unter Fahrzeugseiten des Fahrzeugs werden dabei eine Unterseite des Fahrzeugs, eine Oberseite des Fahrzeugs, im Wesentlichen parallel zu einer Längsachse des Fahrzeugs verlaufende Längsseiten und/oder senkrecht zur Längsachse verlaufende Querseiten des Fahrzeugs verstanden.
Mittels der Vorrichtung ist es in besonders vorteilhafter Weise möglich, während einer Fahrt des Fahrzeugs die Verwindung der Karosserie und/oder des Fahrgestells zu ermitteln. Anhand einer zeitlichen Auswertung der ermittelten Verwindung und eines Vergleichs mit typischen zeitlichen Verläufen von Verwindungen ist es möglich, besonders frühzeitig Schädigungen von Fahrzeugkomponenten, insbesondere Fahrzeugkomponenten der Karosserie und des Fahrgestells, zu detektieren. Hierbei sind insbesondere Schädigungen an tragenden Teilen des Fahrzeugs sowie an Lenkungs-, Fahrwerks- und Radteilen detektierbar.
In einer möglichen Ausgestaltung sind die Bilderfassungseinheiten bereits Bestandteil des Fahrzeugs und zur Realisierung weiterer Funktionen, insbesondere Fahrerassistenzfunktionen, vorgesehen. Somit sind ein Material- und Kostenaufwand zur Realisierung der Vorrichtung besonders gering.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 schematisch eine perspektivische Ansicht auf eine Unterseite eines Außenspiegels eines Fahrzeugs mit einer Kamera,
2 schematisch eine Draufsicht auf ein Fahrzeug und mittels in Außenspiegeln des Fahrzeugs angeordneter Kameras erfasste Bilder,
3 schematisch die Draufsicht auf das Fahrzeug und die Bilder gemäß 2 und mittels einer Projektion der Bilder auf eine virtuelle Bodenebene erzeugte entzerrte Bilder,
4 schematisch eine perspektivische Ansicht des Fahrzeugs gemäß 2,
5 schematisch ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Ermittlung einer Verwindung einer Karosserie und/oder eines Fahrgestells eines Fahrzeugs,
6 schematisch die Draufsicht auf das Fahrzeug und die entzerrten Bilder gemäß 3 und eine Ermittlung einer Differenz optischer Flüsse in den entzerrten Bildern,
7 schematisch ermittelte Winkeldifferenzen zwischen aus den entzerrten Bildern ermittelten Rotationswinkeln von Bilderfassungseinheiten des Fahrzeugs um Raumachsen eines jeweils zugehörigen Koordinatensystems,
8 schematisch eine erste in einer mehrdimensionalen Frequenzanalyse ermittelte Punktewolke in einem fünfdimensionalen Koordinatensystem,
9 schematisch eine zweite in einer mehrdimensionalen Frequenzanalyse ermittelte Punktewolke in einem fünfdimensionalen Koordinatensystem, und
10 schematisch eine dritte in einer mehrdimensionalen Frequenzanalyse ermittelte Punktewolke in einem fünfdimensionalen Koordinatensystem.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Außenspiegels 1 eines in 2 gezeigten Fahrzeugs 2 dargestellt, wobei an einer Unterseite des Außenspiegels 1 eine in Richtung einer Fahrbahn gerichtete und als Kamera ausgebildete Bilderfassungseinheit 3 angeordnet ist. Der Außenspiegel 1 ist dabei mit der Bilderfassungseinheit 3 an einer Längsseite des Fahrzeugs 2 angeordnet. Die folgende Beschreibung zur 1 und den weiteren 2 bis 10 ist dabei nicht auf die im Außenspiegel 1 des Fahrzeugs 2 angeordnete Bilderfassungseinheit 3 beschränkt, sondern trifft analog auch auf andere am Fahrzeug 2 angeordnete, nicht näher dargestellte Bilderfassungseinheiten, beispielsweise Rückfahrkameras und Frontkameras, zu.
Die Bilderfassungseinheit 3 ist zur Erfassung einer Fahrzeugumgebung vorgesehen und Bestandteil einer nicht gezeigten Fahrerassistenzvorrichtung zur Fahrspurerkennung, zur Erfassung einer Fahrdynamik des Fahrzeugs 2 und/oder zur Unterstützung eines Fahrers bei einem Einparkvorgang. Bei einer Verwendung der Bilderfassungseinheit 3 zur Unterstützung des Fahrers bei einem Einparkvorgang sind mittels dieser insbesondere Bilddaten erzeugbar, welche zur Darstellung einer Fahrzeugumgebung aus einer Vogelperspektive, auch als Surroundview-Funktionalität bezeichnet, verwendet werden. Hierzu umfasst die Bilderfassungseinheit 3 in nicht näher dargestellter Weise ein als so genanntes Fischaugenobjektiv ausgebildetes Objektiv.
2 zeigt eine Draufsicht auf das Fahrzeug 2 und mittels in Außenspiegeln 1, 4 des Fahrzeugs 2 angeordneter Bilderfassungseinheiten 3, 5 erfasste Bilder B1, B2. Die im Außenspiegel 4 angeordnete Bilderfassungseinheit 5 und ein Objektiv derselben entsprechen hinsichtlich ihrer Eigenschaften dabei insbesondere der in 1 beschrieben Bilderfassungseinheit 3 und deren Objektiv.
Aufgrund der Ausbildung der Objektive der Bilderfassungseinheiten 3, 5 als Fischaugenobjektiv weisen die Bilderfassungseinheiten 3, 5 einen verhältnismäßig großen Erfassungsbereich auf. Die Darstellungen der Fahrzeugumgebung in den erfassten Bildern B1, B2 sind jedoch aufgrund der optischen Eigenschaften der Fischaugenobjektive verzerrt.
Die Bilder B1, B2 zeigen dabei in verzerrter Weise die Fahrzeugumgebung im jeweiligen Erfassungsbereich der Bilderfassungseinheiten 3, 5, Abschnitte des Fahrzeugs 2 sowie Vorderräder 2.1, 2.2 und Hinterräder 2.3, 2.4 des Fahrzeugs 2. In den Bildern B1, B2 sind als Bildmerkmale in der Fahrzeugumgebung vorhandene durchgezogene Fahrbahnmarkierungen M1, unterbrochene Fahrbahnmarkierungen M2, Fahrbahnränder M3 und ein Leitpfosten M4 dargestellt.
In 3 sind die Draufsicht auf das Fahrzeug 2 und die Bilder B1, B2 gemäß 2 und aus den Bildern B1, B2 in einer Entzerrung erzeugte entzerrte Bilder EB1, EB2 dargestellt.
Die Entzerrung der Bilder B1, B2 erfolgt dabei in allgemein bekannter Weise anhand einer Projektion der Bilder B1, B2 auf eine virtuelle Bodenebene unter Berücksichtigung von extrinsischen und intrinsischen Parametern der Bilderfassungseinheiten 3, 5, so dass die Bodenebene entzerrt dargestellt ist.
Unter intrinsischen Parametern werden dabei interne Parameter der Bilderfassungseinheiten 3, 5, insbesondere Parameter des Objektivs der jeweiligen der Bilderfassungseinheit 3, 5 und Parameter eines Bildsensors der jeweiligen Bilderfassungseinheit 3, 5 verstanden, welche beispielsweise einen Hauptpunkt, eine Brennweite, Aberrationen des Objektivs, radiale Verzeichnungen erster und höherer Ordnung, eine Bildpunkt- oder Pixelgröße, d. h. eine Bildauflösung, tangentiale Verzerrungen und weitere interne Parameter umfassen.
Unter extrinsischen Parametern der Bilderfassungseinheiten 3, 5 werden dabei so genannte Einbauparameter verstanden, welche eine Relation der Bilderfassungseinheiten 3, 5 zu deren Umgebung darstellen und in Abhängigkeit einer Anordnung der Bilderfassungseinheiten 3, 5 am oder im Fahrzeug 2 durch drei in 4 näher dargestellte Raumkoordinaten x1, y1, z1, x2, y2, z2 und drei ebenfalls in 4 näher dargestellte Richtungswinkel α1, β1, γ1, α2, β2, γ2 gekennzeichnet sind.
4 zeigt das Fahrzeug 2 in einer perspektivischen Darstellung sowie Koordinatensysteme der Außenspiegel 1, 4 mit den jeweils drei Raumkoordinaten x1, y1, z1, x2, y2, z2 und den jeweils drei Richtungswinkeln α1, β1, γ1, α2, β2, γ2.
Da eine Karosserie und/oder ein Fahrgestell des Fahrzeugs 2 nicht vollkommen mechanisch steif ausgebildet sind bzw. ist, kommt es während einer Fahrt des Fahrzeugs 2 zu Verwindungen der Karosserie und/oder des Fahrgestells. Derartige Verwindungen sind aus Komfortgründen in einem gewissen Maß gewünscht. Jedoch können derartige Verwindungen auch durch Schädigungen von Fahrzeugkomponenten, beispielsweise Schädigungen von Fahrwerkskomponenten, Radkomponenten, Fahrgestellkomponenten und/oder Karosseriekomponenten hervorgerufen werden.
Solche Schädigungen sind bei einem Lastkraftwagen unter anderem Risse in einem Rahmen, Risse an einem so genannten Federbock, Risse an so genannten Quertraversen und/oder Knotenblechen und Risse im Bereich von Anhängerkupplungen, beispielsweise einer Anhängerkupplung zur Kupplung eines Sattelaufliegers mit einem Zugfahrzeug.
Schädigungen an einem Personenkraftwagen sind unter anderem Risse, Materialermüdungen und/oder Beschädigungen einer Lagerung eines Querlenkers sowie Risse und/oder Materialermüdungen eines Längsträgers, Querträgers oder Schwellers. Weitere Schädigungen können eine verstellte Achsgeometrie, beschädigte Radlager, eine beschädigte Lenkung und weitere Beschädigungen sein.
Weiterhin können derartige Verwindungen auch durch eine fehlerhafte Beladung des Fahrzeugs 2, beispielsweise eine Überschreitung eines zulässigen Gesamtgewichts des Fahrzeugs 2, eine falsche Positionierung und/oder Verteilung einer Ladung des Fahrzeugs 2 und/oder eine ungewollte Änderung der Positionierung und/oder Verteilung der Ladung, beispielsweise durch Verrutschen derselben, hervorgerufen werden.
Beim Auftreten aus den Schädigungen der Fahrzeugkomponenten und/oder einer fehlerhaften Beladung des Fahrzeugs 2 resultierender Verwindungen kommt es dazu, dass die in den beiden Außenspiegeln 1, 4 angeordneten Bilderfassungseinheiten 3, 5 unterschiedliche Bewegungsrichtungen und/oder Bewegungswinkel aufweisen.
In 5 ist ein mögliches Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 6 zur Ermittlung solcher Verwindungen dargestellt.
Die Vorrichtung 6 umfasst entsprechend 4 zwei an gegenüberliegenden Längsseiten des Fahrzeugs 2 an den Außenspiegeln 1, 4 angeordnete Bilderfassungseinheiten 3, 5 und eine Bildauswerteeinheit 7.
Mittels der Bildauswerteeinheit 7 wird in Verfahrensschritten S1, S2 die in 3 dargestellte Entzerrung der Bilder B1, B2 anhand der Projektion dieser auf die virtuelle Bodenebene unter Berücksichtigung der extrinsischen und intrinsischen Parameter der Bilderfassungseinheiten 3, 5 durchgeführt. Dabei ist die Bodenebene insbesondere eine Fahrbahnoberfläche. Die Bilder B1, B2 werden insbesondere bei in den 8 bis 10 dargestellten Geschwindigkeiten v des Fahrzeugs 2 erfasst, welche höher als eine gewöhnliche Geschwindigkeit v beim Rangieren des Fahrzeugs 2 ist.
Anschließend erfolgt in Verfahrensschritten S5, S6 eine Ermittlung einer Bewegungsrichtung und eines Bewegungswinkels der jeweiligen Bilderfassungseinheit 3, 5 separat für die entzerrten Bilder EB1 und die entzerrten Bilder EB2.
Zur Ermittlung der Bewegungsrichtung und eines Bewegungswinkels wird in Verfahrensschritten S3, S4 in den entzerrten Bildern EB1, EB2 ein optischer Fluss ermittelt.
Dazu werden in den zeitlich nacheinander erfassten entzerrten Bildern EB1, EB2 korrespondierende Bildpunkte ermittelt. Hierbei wird aufgrund der Bewegung des Fahrzeugs 2 jeweils der gleiche markante Bildpunkt zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt an unterschiedlichen Positionen in den entzerrten Bildern EB1, EB2 abgebildet. Hierbei werden mehrere korrespondierende Bildpunkte ermittelt, um eine ausreichende Genauigkeit und eine ununterbrochene Ermittlung der Bewegungsrichtung und des Bewegungswinkels sicherzustellen.
Bei einem vollständig steifen Fahrzeug 2 wird bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeugs 2 für die entzerrten Bilder EB1, EB2 der gleiche optische Fluss ermittelt. Bei einer Kurvenfahrt werden bei vollständig steifem Fahrzeug 2 für die entzerrten Bilder EB1, EB2 unterschiedliche optische Flüsse, jedoch mit gleichem Bewegungswinkel, insbesondere Rotationswinkel, ermittelt. Treten jedoch Verwindungen der Karosserie und/oder des Fahrgestells des Fahrzeugs 2 auf, bewegen sich die Außenspiegel 1, 4 und daraus folgend die Bilderfassungseinheiten 3, 5 derart unterschiedlich, so dass für die entzerrten Bilder EB1, EB2 unterschiedliche optische Flüsse mit unterschiedlichen Bewegungswinkeln, insbesondere Rotationswinkeln, ermittelt werden.
In einem Verfahrensschritt S7 werden Differenzen zwischen der ermittelten Bewegungsrichtung und des ermittelten Bewegungswinkels aus den Bildern B1 bzw. entzerrten Bildern EB1 der einen Bilderfassungseinheit 3 und der ermittelten Bewegungsrichtung und des ermittelten Bewegungswinkels aus den Bildern B2 bzw. entzerrten Bildern EB2 der weiteren Bilderfassungseinheit 5 ermittelt.
Anschließend erfolgt in einem Verfahrensschritt S8 eine Auswertung der Differenzen, wobei diese in einem Orts-, Winkel- und Frequenzraum abgetragen und in Abhängigkeit der Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 2 und einer Gierrate Ψ . ausgewertet werden. Diese Auswertung ermöglicht es, eine fahrzeugspezifische Charakteristik zu erstellen. Ändert sich diese über die in 7 dargestellte Zeit t hinweg, so können Rückschlüsse auf Schädigungen der Karosserie und/oder des Fahrgestells und/oder einen Beladungszustand des Fahrzeugs 2 gezogen werden. Hierzu werden in einem Verfahrensschritt S9 die in dem Orts-, Winkel- und Frequenzraum abgetragenen und über die Zeit t ausgewerteten Differenzen mit Sollwerten SW verglichen.
Wird bzw. werden eine Schädigung der Karosserie und/oder des Fahrgestells und/oder eine fehlerhafte Beladung des Fahrzeugs 2 ermittelt, erfolgt in einem zehnten Verfahrensschritt S10 eine Ausgabe einer Fahrerinformation, einer Fahrerwarnung, eine Übermittlung einer Information und/oder Warnung an eine Zentrale, ein Eingriff in eine Steuerung eines einstellbaren Fahrwerks des Fahrzeugs 2 und/oder ein Eingriff in eine Längs- und/oder Quersteuerung des Fahrzeugs 2.
6 zeigt die Draufsicht auf das Fahrzeug 2 und die entzerrten Bilder EB1, EB2 gemäß 3 und eine Ermittlung optischer Flüsse in den entzerrten Bildern EB1, EB2 gemäß der Verfahrensschritte S5 bis S7.
Die optischen Flüsse sind dabei im entzerrten Bild EB1 für mehrere korrespondierende Bildpunkte anhand von Bewegungsvektoren V1.1 bis V1.n dargestellt. Im entzerrten Bild EB2 sind die optischen Flüsse für mehrere korrespondierende Bildpunkte anhand von Bewegungsvektoren V2.1 bis V2.m dargestellt. Eine Verschiebung eines Bildpunktes im entzerrten Bild EB1, EB2 wird durch eine Verschiebung eines Abbildungsbereiches der entsprechenden Bilderfassungseinheit 3, 5, hervorgerufen, welche wiederum durch die Bewegung des Fahrzeugs 2 hervorgerufen wird.
Das heißt, die Verschiebung, welche durch den entsprechenden Bewegungsvektoren V1.1 bis V1.n, V2.1 bis V2.m zwischen den korrespondierenden Bildpunkten dargestellt ist, korrespondiert mit einer Bewegung des Außenspiegels 1, 4 des Fahrzeugs 2, an welchem die entsprechende Bilderfassungseinheit 3, 5 angeordnet ist.
Eine jeweilige Richtung der Bewegungsvektoren V1.1 bis V1.n, V2.1 bis V2.m stellt somit eine Bewegungsrichtung der zugehörigen Bilderfassungseinheit 3, 5 dar und wird durch die Raumkoordinaten x1, y1, z1, x2, y2, z2 und die Richtungswinkel α1, β1, γ1, α2, β2, γ2 beschrieben.
Durch Ermittlung einer Zeitdauer zwischen einem ersten Zeitpunkt und einen zweiten Zeitpunkt und durch Ermittlung einer Länge des entsprechenden Bewegungsvektors V1.1 bis V1.n, V2.1 bis V2.m, welche mit einer Entfernung korrespondiert, welche die Bilderfassungseinheit 3, 5 in dieser Zeitdauer zurückgelegt hat, sind die Geschwindigkeiten der Bilderfassungseinheiten 3, 5 ermittelbar.
In 7 sind über der Zeit t abgetragene und ermittelte Winkeldifferenzen Δα, Δβ, Δγ zwischen aus den entzerrten Bildern EB1, EB2 ermittelten Richtungswinkeln α1, β1, γ1, α2, β2, γ2 der Bilderfassungseinheiten 3, 5 um Raumkoordinaten x1, y1, z1, x2, y2, z2 dargestellt.
8 zeigt eine in einer mehrdimensionalen Frequenzanalyse, basierend auf geschwindigkeitsabhängigen Eigenfrequenzen und typischen Masse-Feder-Dämpfungssystemen des Fahrzeugs 2 sowie der Außenspiegel 1, 4 und der Bilderfassungseinheiten 3, 5 ermittelte erste Punktewolke PW1 in einem fünfdimensionalen Koordinatensystem.
Hierbei sind aus über der Zeit t ermittelten Winkeldifferenzen Δα, Δβ, Δγ sowie der Geschwindigkeit v und der Gierrate Ψ . des Fahrzeugs 2 gebildete Arbeitspunkte gemeinsam in dem Koordinatensystem abgetragen und bilden die erste Punktewolke PW1.
Die erste Punktewolke PW1 repräsentiert Verwindungen des Fahrzeugs 2, in welchem die die Verwindungen beeinflussenden Fahrzeugkomponenten frei von Schädigungen sind, und stellt somit den Sollwert SW gemäß 5 dar.
In 9 ist eine in der mehrdimensionalen Frequenzanalyse, basierend auf geschwindigkeitsabhängigen Eigenfrequenzen und typischen Masse-Feder-Dämpfungssystemen des Fahrzeugs 2 sowie der Außenspiegel 1, 4 und der Bilderfassungseinheiten 3, 5 ermittelte zweite Punktewolke PW2 in einem fünfdimensionalen Koordinatensystem dargestellt.
Die zweite Punktewolke PW2 weist einen ersten Bereich PW2' auf, welcher der ersten Punktewolke PW1 gemäß 8 entspricht. Die zweite Punktewolke PW2 weist weiterhin einen zweiten Bereich PW2'' auf, welcher von der ersten Punktewolke PW1 abweicht.
Die im zweiten Bereich PW2'' befindlichen Arbeitspunkte stellen dabei typische Arbeitspunkte dar, welche auftreten, wenn Verwindungen der Karosserie und/oder des Fahrgestells des Fahrzeugs 2 durch Materialermüdungen eines Rahmens des Fahrzeugs 2 hervorgerufen werden. Durch den im Verfahrensschritt S9 durchgeführten Vergleich sind diese Materialermüdungen sicher und zuverlässig detektierbar.
10 zeigt eine in der mehrdimensionalen Frequenzanalyse, basierend auf geschwindigkeitsabhängigen Eigenfrequenzen und typischen Masse-Feder-Dämpfungssystemen des Fahrzeugs 2 sowie der Außenspiegel 1, 4 und der Bilderfassungseinheiten 3, 5 ermittelte dritte Punktewolke PW3 in einem fünfdimensionalen Koordinatensystem.
Die dritte Punktewolke PW3 weist einen ersten Bereich PW3' auf, welcher der ersten Punktewolke PW1 gemäß 8 entspricht. Die dritte Punktewolke PW3 weist weiterhin einen zweiten Bereich PW3'' auf, welcher von der ersten Punktewolke PW1 abweicht.
Die im zweiten Bereich PW3'' befindlichen Arbeitspunkte stellen dabei typische Arbeitspunkte dar, welche auftreten, wenn Verwindungen der Karosserie und/oder des Fahrgestells des Fahrzeugs 2 durch ausgeschlagene Lager des Fahrwerks des Fahrzeugs 2 hervorgerufen werden. Durch den im Verfahrensschritt S9 durchgeführten Vergleich sind diese Schädigungen der Lager sicher und zuverlässig detektierbar.
Zur Sicherstellung einer genauen Ermittlung der Verwindungen ist eine exakte Justierung der extrinsischen und intrinsischen Parameter der Bilderfassungseinheiten 3, 5 und somit eine exakte Kalibrierung der extrinsischen und intrinsischen Parameter erforderlich.
Zur Kalibrierung der Bilderfassungseinheiten 3, 5 werden mittels diesen zeitlich nacheinander Bilder B1, B2 aufgenommen, welche anhand der beschriebenen Projektion auf die virtuelle Bodenebene entzerrt werden. In den zeitlich nacheinander erzeugten und entzerrten Bildern EB1, EB2 wird in einem Bereich von Interesse, einer so genannten Region of interest, ein optischer Fluss ermittelt, indem eine Länge und eine Richtung der Bewegungsvektoren V1.1 bis V1.n, V2.1 bis V2.m zwischen den korrespondierenden Bildpunkten in den aus den zeitlich nacheinander erfassten Bildern B1, B2 erzeugten entzerrten Bildern EB1, EB2 bestimmt werden. Diese Ermittlung des optischen Flusses erfolgt insbesondere gemäß in DE 103 51 778 A1 und/oder DE 10 2008 061 060 A1 beschriebenen bekannten Verfahren.
Unter der Annahme einer flachen oder ebenen Oberfläche der Fahrbahn weisen bei einer ordnungsgemäßen Justierung der Bilderfassungseinheiten 3, 5 alle ermittelten Bewegungsvektoren V1.1 bis V1.n, V2.1 bis V2.m die gleiche Länge und Richtung auf. Diese Bewegungsvektoren V1.1 bis V1.n, V2.1 bis V2.m bilden Sollwerte SW, aus welchen wiederum ein auf der virtuellen Bodenebene angeordnetes Muster oder Vergleichsmuster gebildet wird. Aufgrund einer Beladungsänderung des Fahrzeugs 2 und/oder eines Auf- oder Einklappens des jeweiligen Außenspiegels 1, 4 kann es zu einer Dejustierung der Bilderfassungseinheiten 3, 5 kommen.
Wird eine Längenabweichung und/oder Richtungsabweichung der Bewegungsvektoren V1.1 bis V1.n, V2.1 bis V2.m von einem entzerrten Bild EB1, EB2 zu einem zeitlich davor erfassten und erzeugten entzerrten Bild EB1, EB2 ermittelt, weichen die extrinsischen und/oder intrinsischen Parameter von ihren Sollwerten ab. Diese Abweichung wird in einem in einem Vergleich des entzerrten Bildes EB1, EB2 mit dem Vergleichsmuster ermittelt.
Aus der Abweichung der Bewegungsvektoren V1.1 bis V1.n, V2.1 bis V2.m zwischen der Istmessung und Sollmessung wird anschließend ein Korrekturfunktional ermittelt, anhand dessen die Justierung der extrinsischen und/oder intrinsischen Parameter durchgeführt wird.
Die Kalibrierung und anschließende Justierung werden nur dann durchgeführt, wenn das Fahrzeug 2 sich mit einer Mindestgeschwindigkeit bewegt. Dabei sind die Mindestgeschwindigkeit und eine Maximalgeschwindigkeit des Fahrzeugs 2 bei einer Anwendung zur Kalibrierung und Justierung für Rückfahrkameras und Frontkameras jedoch geringer ausgebildet, als bei den dargestellten, in den Außenspiegeln 1, 4 angeordneten Bilderfassungseinheiten 3, 5.
Weiterhin werden die Kalibrierung und anschließende Justierung nur dann durchgeführt, wenn die Oberfläche der Fahrbahn zumindest im Wesentlichen eben ist. Von der Fahrbahn erhabene Objekte, wie beispielsweise ein Bordstein, werden ebenfalls anhand der Längenabweichung und/oder Richtungsabweichung sowie einer Verteilung der Bewegungsvektoren V1.1 bis V1.n, V2.1 bis V2.m detektiert.
Bezugszeichenliste

1: Außenspiegel
2: Fahrzeug
2.1: Vorderrad
2.2: Vorderrad
2.3: Hinterrad
2.4: Hinterrad
3: Bilderfassungseinheit
4: Außenspiegel
5: Bilderfassungseinheit
6: Vorrichtung
7: Bildauswerteeinheit
B1, B2: Bild
EB1, EB2: Bild
M1: durchgezogene Fahrbahnmarkierung
M2: unterbrochene Fahrbahnmarkierung
M3: Fahrbahnrand
M4: Leitpfosten
PW1: erste Punktewolke
PW2: zweite Punktewolke
PW2': Bereich
PW2'': Bereich
PW3: dritte Punktewolke
PW3': Bereich
PW3'': Bereich
S1 bis S10: Verfahrensschritt
SW: Sollwert
t: Zeit
v: Geschwindigkeit
V1.1 bis V1.n: Bewegungsvektor
V2.1 bis V2.m: Bewegungsvektor
x1, x2: Raumkoordinate
y1, y2: Raumkoordinate
z1, z2: Raumkoordinate
α1, β1, γ1: Richtungswinkel
α2, β2, γ2: Richtungswinkel
Δα, Δβ, Δγ: Winkeldifferenz
Ψ .: Gierrate

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008061060 A1 [0003, 0065]
DE 10351778 A1 [0065]

Claims

Vorrichtung (6) zur Ermittlung einer Verwindung einer Karosserie und/oder eines Fahrgestells eines Fahrzeugs (2) mit – zumindest zwei an unterschiedlichen Fahrzeugseiten angeordneten Bilderfassungseinheiten (3, 5) und – zumindest einer zur Ermittlung jeweils zumindest einer Bewegungsrichtung und eines Bewegungswinkels der Bilderfassungseinheiten (3, 5) aus mittels der Bilderfassungseinheiten (3, 5) erfassten Bildern (B1, B2) ausgebildeten Bildauswerteeinheit (7), – wobei die Bildauswerteeinheit (7) weiterhin ausgebildet ist, anhand von Differenzen zwischen der ermittelten Bewegungsrichtung und des ermittelten Bewegungswinkels aus den Bildern (B1) einer der Bilderfassungseinheiten (3) und der ermittelten Bewegungsrichtung und des ermittelten Bewegungswinkels aus den Bildern (B2) zumindest einer weiteren der Bilderfassungseinheiten (5) eine Verwindung der Karosserie und/oder des Fahrgestells zu ermitteln.
Vorrichtung (6) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinheiten (3, 5) an Längs- und oder Querseiten des Fahrzeugs (2) angeordnet sind.
Vorrichtung (6) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinheiten (3, 5) jeweils an einem Außenspiegel (1, 4) des Fahrzeugs (2) angeordnet sind.
Vorrichtung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Achse der jeweiligen Bilderfassungseinheit (3, 5) zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Hochachse des Fahrzeugs (2) verläuft und nach unten gerichtet ist.
Verfahren zur Ermittlung einer Verwindung einer Karosserie und/oder eines Fahrgestells eines Fahrzeugs (2), wobei – mittels zumindest zwei an unterschiedlichen Fahrzeugseiten angeordneten Bilderfassungseinheiten (3, 5) Bilder (B1, B2) einer Fahrzeugumgebung erfasst werden und – mittels zumindest einer Bildauswerteeinheit (7) zumindest jeweils eine Bewegungsrichtung und ein Bewegungswinkel der Bilderfassungseinheiten (3, 5) aus mittels der Bilderfassungseinheiten (3, 5) erfassten Bildern (B1, B2) ermittelt werden, – wobei anhand von Differenzen zwischen der ermittelten Bewegungsrichtung und des ermittelten Bewegungswinkels aus den Bildern (B1) einer der Bilderfassungseinheiten (3) und der ermittelten Bewegungsrichtung und des ermittelten Bewegungswinkels aus den Bildern (B2) zumindest einer weiteren der Bilderfassungseinheiten (5) eine Verwindung der Karosserie und/oder des Fahrgestells ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsrichtung und der Bewegungswinkel anhand eines in den erfassten Bildern (B1, B2) oder in aus diesen gebildeten entzerrten Bildern (EB1, EB2) bestimmten optischen Flusses ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzen zwischen den Bewegungsrichtungen und Bewegungswinkeln in einem Orts-, Winkel- und Frequenzraum abgetragen und in Abhängigkeit einer Geschwindigkeit (v) des Fahrzeugs (2) und einer Gierrate (Ψ .) ausgewertet werden.
Verwendung einer Vorrichtung (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Detektion einer Schädigung zumindest einer Fahrzeugkomponente und/oder eines Beladungszustands eines Fahrzeugs (2) anhand der ermittelten Verwindung.
Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schädigung und/oder der Beladungszustand anhand einer zeitlichen Veränderung einer Differenz zwischen der ermittelten Bewegungsrichtung und des ermittelten Bewegungswinkels aus den Bildern (B1) einer der Bilderfassungseinheiten (3) und der ermittelten Bewegungsrichtung und des ermittelten Bewegungswinkels aus den Bildern (B2) zumindest einer weiteren der Bilderfassungseinheiten (5) detektiert wird.