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Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung zur Aufnahme eines Bilds des Unterbodens eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs.
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Stand der Technik
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Eine wichtige Tätigkeit im Gebrauchtfahrzeughandel ist die Untersuchung, Begutachtung und Bewertung der gehandelten Fahrzeuge. Aber auch zu anderen Anlässen wie beispielsweise den regelmäßig vorgeschriebenen Hauptuntersuchungen oder bei der Schadensbewertung werden Fahrzeuge genau untersucht. Gegenstand solcher Untersuchungen ist insbesondere auch der Unterboden des jeweiligen Fahrzeugs zur Aufdeckung von Rost oder anderen Schäden an Karosserie, Fahrgestell, Antriebsstrang, Leitungen oder anderen dort verbauten Teilen.
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Üblicherweise wird das Fahrzeug zur Untersuchung des Unterbodens über eine Grube gefahren oder auf einer hydraulischen Hebebühne angehoben, damit ein Gutachter den Unterboden visuell untersuchen kann. Diese Vorgehensweise weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Sie erfordert die feste bauliche Einrichtung einer Grube oder einer Hebebühne. Solche Einrichtungen sind teuer und unflexibel, auch weil sie bei einem Umzug an einen anderen Standort nicht ohne Weiteres wiederverwendet werden können. Auch sind die erforderlichen Tätigkeiten wie das Fahren des Fahrzeugs über die Grube oder auf die Hebebühne, das Anheben des Fahrzeugs mit der Hebebühne, das Begehen der Grube oder der Plattform unter der Hebebühne und schließlich die Untersuchung des Unterbodens über dem Kopf des Gutachters zeitaufwändig und umständlich.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Technik zu schaffen, die eine einfache und kostengünstige, aber dennoch sorgfältige Untersuchung des Unterbodens eines Fahrzeugs ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer Bildaufnahmevorrichtung und einem Verfahren zur Aufnahme eines Bilds des Unterbodens eines Fahrzeugs nach den beiliegenden Patentansprüchen.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung weisen folgende Merkmale auf.
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Die Bildaufnahmevorrichtung kann ein Standbild eines wesentlichen Teils des Unterbodens oder vorzugsweise des gesamten Unterbodens aufnehmen. Sie weist eine Kamera in einem Gehäuse mit Abmessungen auf, die die Bodenfreiheit und die lichte Weite zwischen dem linken und dem rechten Rad einer jeweiligen Achse eines typischen Fahrzeugs nicht überschreiten. Daher kann das Gehäuse auf einer gewöhnlichen befahrbaren Fläche angeordnet werden, und das Fahrzeug fährt zur Untersuchung einfach darüber hinweg, ohne dass das Gehäuse mit Karosserieteilen des Fahrzeugs in Berührung kommt. Alternativ kann es auch unter das stehende Fahrzeug geschoben werden.
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Vorzugsweise nimmt die Bildaufnahmevorrichtung während dieser Relativbewegung zwischen dem Gehäuse und dem Fahrzeug fortlaufend Einzelbilder, beispielsweise Einzelbilder (Frames) eines Videos auf und die Bildaufnahmevorrichtung setzt diese Einzelbilder mittels Stitching zu einem Standbild des Unterbodens zusammen.
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Das Standbild kann auf einer Anzeige angezeigt werden, auf der ein Gutachter bequem die jeweils interessierenden Bereiche des Bilds betrachten kann.
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Die Bildaufnahmevorrichtung weist einen Sensor auf, der das Vorhandensein des Fahrzeugs über der Vorrichtung erfasst und das Aufnehmen der Einzelbilder für das Stitching so lange freigibt, wie sich der Unterboden des Fahrzeugs im Blickfeld der Kamera befindet.
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Vorzugsweise ist eine Beleuchtungseinrichtung vorhanden, die den Unterboden während der Aufnahme der Einzelbilder gleichmäßig ausleuchtet.
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Eine Überwachungseinrichtung erfasst Umweltdaten zur Bildaufnahmevorrichtung wie die Temperatur, die Feuchtigkeit, den elektrischen Leistungsverbrauch der Bildaufnahmevorrichtung oder auch deren Erschütterungen und veranlasst einen akustischen oder visuellen Alarm und das Abschalten der Bildaufnahme, wenn die erfassten Daten außerhalb jeweils vorbestimmter erlaubter Bereiche liegen. Damit kann einer Beschädigung der Vorrichtung durch Überhitzung, Flüssigkeitsverlust oder Anfahren durch das zu untersuchende Fahrzeug entgegengewirkt werden.
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Die Bildaufnahmevorrichtung kann besonders flach ausgestaltet sein, um die Bodenfreiheit der meisten Fahrzeuge zu respektieren, wenn sie einen Spiegel aufweist, der die optische Achse und das Blickfeld einer Kamera auf den Unterboden lenkt. Der Spiegel ist vorzugsweise streifenförmig und bei auf horizontaler Fläche aufgestellter Bildaufnahmevorrichtung um etwa 45 Grad gegenüber der Horizontalen geneigt. Anstelle des Spiegels ist auch ein optisches Prisma zur Umlenkung des Blickfelds verwendbar.
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Figurenliste
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Darin zeigt:
- 1 schematisch den Aufbau einer Bildaufnahmevorrichtung in einer Ansicht von der Seite,
- 2 die Anordnung der Bildaufnahmevorrichtung unter einem Fahrzeug bei der Aufnahme eines Bilds des Unterbodens des Fahrzeugs in einer Ansicht von der Seite,
- 3 eine der 2 entsprechende Ansicht von vorne,
- 4 schematisch den Aufbau der Bildaufnahmevorrichtung in einer Ansicht von oben, und
- 5 den Schaltplan einer Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des Unterbodens bei der Bildaufnahme.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung
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In den Figuren und ihrer Beschreibung sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen. Richtungsangaben wie rechts, links, vorne, hinten, unten und oben beziehen sich auf die bestimmungsgemäße Verwendung der Bildaufnahmevorrichtung, bei der diese auf einer befahrbaren horizontalen Fläche angeordnet ist, um mit Blick von unten nach oben ein Bild des Unterbodens eines darüber befindlichen Fahrzeugs aufzunehmen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung der Bildaufnahmevorrichtung 100 von der Seite. Die Bildaufnahmevorrichtung weist ein kastenförmiges Gehäuse 11 auf, das eine Kamera 1 mit horizontaler optischer Achse A enthält. Auf der Oberseite des Gehäuses 11 ist ein Fenster 16 vorgesehen, das als offener oder mit einer (nicht gezeigten) transparenten Platte bzw. Scheibe bedeckter Schlitz im Gehäuse 11 ausgestaltet ist. Unterhalb des Fensters 16 befindet sich im Gehäuse 11 ein Spiegel 4, der gegenüber der Horizontalen um etwa 45 Grad geneigt ist und die optische Achse A um etwa 90 Grad umlenkt, sodass sie etwa senkrecht durch das Fenster 16 hindurchtritt. Wie aus der in 4 gezeigten Ansicht von oben ersichtlich ist, sind Fenster 16 und Spiegel 4 langgestreckt streifenförmig mit horizontalen Längsseiten in Richtung der Breite B des Gehäuses 11. Bei Ansicht von der Seite wie in 1 fällt der Blick auf die Schmalseite des Fensters 16 und die um 45 Grad gegenüber der Horizontalen geneigte Schmalseite des Spiegels 4.
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Wie außerdem in 1 gezeigt ist, ist auf dem Gehäuse 11 der Bildaufnahmevorrichtung 100 ein Sensor 6 zur Erfassung eines über der Bildaufnahmevorrichtung befindlichen Fahrzeugs 13 vorgesehen. Der Sensor 6 weist ein oder mehrere Abstandssensoren auf und erkennt beispielsweise optisch, akustisch, magnetisch oder kapazitiv den Abstand zu einem Gegenstand, also hier zum Fahrzeugs 13 und damit dessen Annäherung. Entlang der Längskanten des Fensters 16 sind streifenförmige Leuchtmittel 5 (beispielsweise mit LEDs) zur Ausleuchtung des Unterbodens des Fahrzeugs 13 angebracht. Das Gehäuse 11 enthält außerdem eine Beleuchtungssteuereinrichtung 3 (Light Controller Unit, LCU) zum Ansteuern der Leuchtmittel 5. Außerdem enthält es eine Überwachungseinrichtung 10 (Environmental Monitoring Unit, EMU) zur Erfassung von Umweltdaten im oder am Gehäuse 11 beispielsweise über die Temperatur, die Feuchtigkeit, den elektrischen Leistungsverbrauch der Bildaufnahmevorrichtung und/oder von Erschütterungen des Gehäuses 11.
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Eine Steuereinheit 2 (Control and Communications Unit, CCU) ist mit der Kamera 1, dem Sensor 6, der Überwachungseinrichtung 10 und der Beleuchtungssteuereinrichtung 3 und somit auch den Leuchtmitteln 5 verbunden, um deren Betrieb zu steuern und Daten von ihnen entgegenzunehmen. Außerdem ist die Steuereinheit 2 mit einer Schnittstelle 7 versehen, die wiederum mit einem Netzwerk 8 außerhalb des Gehäuses 11 verbunden ist. Das Netzwerk 8 kann ein LAN, WLAN und/oder das Internet umfassen.
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Ebenfalls mit dem Netzwerk 8 ist außerhalb des Gehäuses 11 eine Arbeitsstation 9 verbunden. Diese enthält ein Stitching-Modul 15 (Under Vehicle Stitching Module, UVSM) zum Verbinden (Stitching) mehrerer Einzelbilder, beispielsweise Serienbilder oder Einzelbilder (Frames) eines Videos zu einem größeren Gesamtbild. Das Gesamtbild ist als zweidimensionales Standbild auf einer (nicht dargestellten) Anzeige darstellbar, mit der die Arbeitsstation 9 verbunden ist.
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Wie die 2 und 3 zeigen, weist das Gehäuse 11 Abmessungen L, B, H auf, die die Anordnung auf einer befahrbaren Fläche 12 bzw. Fahrbahn unter dem Unterboden eines zu untersuchenden Fahrzeugs 13 und dabei die Aufnahme des gesamten Unterbodens des Fahrzeugs 13 erlauben. Insbesondere ist seine Höhe H kleiner als die typische Bodenfreiheit zu untersuchender Fahrzeuge und beträgt höchstens etwa 10 cm. Seine Breite B ist geringer als die lichte Weite zwischen den linken und rechten Rädern solcher Fahrzeuge. Die Breite B ist jedoch groß genug, um den Unterboden des Fahrzeugs 13 über dessen gesamte Breite im Blickfeld zu haben. Daher beträgt die Breite B des Gehäuses 11 mindestens etwa 75, 80 oder 90 cm. Die Breite B beträgt höchstens etwa 115, 110, 100 oder 90 cm.
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Das Blickfeld bzw. Gesichtsfeld der Kamera 1 hat etwa ein Seitenverhältnis wie der Spiegel 4 oder das Fenster 16. Wie die in 4 dargestellte Ansicht von oben zeigt, ist das Blickfeld 14 in Richtung der Breite B verhältnismäßig weit und überspannt praktisch die gesamte Breite des Spiegels 4 und des Fensters 16. Der horizontale Sehwinkel des Blickfelds 14 in Richtung der Breite beträgt mehr als 90 Grad, vorzugsweise mehr als 100 Grad. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt er 110 Grad. Somit erweitert sich das Blickfeld außerhalb des Gehäuses und erfasst die gesamte Breite des Unterbodens des Fahrzeugs 13 über dem Gehäuse 11. Wie 1 zeigt, ist das Blickfeld der Kamera 1 in Richtung senkrecht zur Breite B, also innerhalb des Gehäuses 11 in vertikaler Richtung und außerhalb in Richtung der Länge L des Gehäuses wesentlich kleiner.
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Wie 5 zeigt, sind die Leuchtmittel 5 als Streifen in Reihe bzw. Serie geschalteter Leuchtdioden (LEDs) ausgestaltet, wobei auch eine Parallelschaltung alternativ möglich wäre.
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Im Folgenden wird der Betrieb der Bildaufnahmevorrichtung 100 beschrieben. Im Betrieb zur Aufnahme eines Bilds des Unterbodens eines Fahrzeugs fährt das Fahrzeug 13 wie in den 2 und 3 gezeigt über das Gehäuse 11, ohne dieses zu berühren. Dabei erfasst der Sensor 6 fortlaufend den Abstand zum Fahrzeug 13 und sendet diesen an die Steuereinheit 2. Bei Unterschreiten eines Schwellenwerts für den Abstand veranlasst die Steuereinheit 2 die Beleuchtungssteuereinrichtung 3 zur Ansteuerung der Leuchtmittel 5, um den Unterboden des Fahrzeugs 13 auszuleuchten, und steuert die Kamera 1 zur Aufnahme einer kontinuierlichen Videosequenz aus fortlaufenden Einzelbildern (Rahmen). Die Kamera 1 liefert die Einzelbilder an die Steuereinheit 2, die sie speichert. Dabei regelt die Steuereinheit 2 die Beleuchtungsstärke des Unterbodens, indem sie die Beleuchtungssteuereinrichtung 3 zur Ansteuerung der Leuchtmittel 5 mit einer solchen Leistung veranlasst, dass die mittlere Helligkeit der von der Kamera aufgenommenen Bilder einen vorgegebenen Wert erreicht.
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Die Einzelbilder des beleuchteten Unterbodens erreichen die Kamera 1 durch das Fenster 16 und den Spiegel 4. Das Seitenverhältnis der Einzelbilder entspricht etwa der Streifenform des Fensters 16 und das Verhältnis ihrer Länge zur Breite beträgt etwa 1:16 oder allgemeiner etwa 1:10 bis 1:20. Beispielsweise können die Einzelbilder ein Format von 92:1600 Pixeln aufweisen. Jedes Einzelbild stellt einen von einer zur anderen Seite des Fahrzeugs reichenden Streifen des Unterbodens dar. Die Einzelbilder werden während der Überfahrt des Fahrzeugs in einer Wiederholfrequenz aufgenommen, die hoch genug ist, dass sie einander in Längsrichtung des Fahrzeugs überlappen.
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Wenn die Steuereinheit 2 anhand des vom Sensor 6 gelieferten Abstands feststellt, dass das Fahrzeug 13 den Raum über dem Gehäuse 11 der Bildaufnahmevorrichtung 100 verlassen hat, veranlasst sie das Ende der Bildaufnahme durch die Kamera 1 und das Ende der Beleuchtung durch die Leuchtmittel 5. Bereits während der Bildaufnahme oder nach deren Beendigung überträgt die Steuereinheit 2 die aufgenommene Videosequenz mit den Einzelbildern über die Schnittstelle 7 und das Netzwerk 8 an die Arbeitsstation 9. Dort setzt das Stitching-Modul 15 aus den einander überlappenden Einzelbildern anhand des jeweiligen Überlapps ein hochauflösendes Gesamtbild zusammen. Dieses zeigt eine Gesamtansicht des Unterbodens des Fahrzeugs 13 über im Wesentlichen dessen gesamte Breite und Länge. Die Videosequenz bzw. die Einzelbilder und/oder das Gesamtbild werden zur Archivierung gespeichert. Das Gesamtbild kann auf der (nicht dargestellten) Anzeige dargestellt werden, wo es ein Gutachter bequem betrachten und dabei interessierende Bereiche vergrößern (zoomen) und einen betrachteten Ausschnitt verschieben (scrollen) kann, um interessante Details des Unterbodens zu untersuchen.
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Während der Bildaufnahme überwacht die Überwachungseinrichtung 10, ob Temperatur, Feuchtigkeit, elektrischer Leistungsbedarf der Bildaufnahmevorrichtung und/oder Erschütterungen des Gehäuses 11 vorbestimmte Grenzwerte überschreiten. Ist dies der Fall, so veranlasst die Steuereinheit 2 die Abgabe eines akustischen und/oder visuellen Alarms und stoppt die Bildaufnahme. So kann eine Bedienungsperson, die beispielsweise das Fahrzeug 13 beim Überfahren des Gehäuses 11 lenkt, erkennen, dass eine Beschädigung der Bildaufnahmevorrichtung 100 droht, und Maßnahmen ergreifen wie beispielsweise das Fahrzeug anhalten oder zurückfahren.
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Anders als bauliche Einrichtungen wie eine Grube oder eine Hebebühne ist die Bildaufnahmevorrichtung 100 bzw. ihr Gehäuse 11 mobil und ohne größeren Aufwand auf- und abbaubar. Zur Versorgung mit elektrischer Energie und gegebenenfalls zur Verbindung mit dem Netzwerk 8, falls diese Verbindung nicht drahtlos erfolgt, genügen ein oder zwei Kabel, die problemlos auch so verlegt werden könne, dass sie unbeschadet von dem zu untersuchenden Fahrzeug 13 überfahren werden können. Bei Bedarf kann das Gehäuse 11 mittels einfacher Verankerungen wie beispielsweise Bodennägeln oder - schrauben auf der befahrbaren Fläche 12 gegen Verrutschen gesichert werden.
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Die Funktion des Sensors 6, das Annähern und Verlassen des Fahrzeugs 13 zu erfassen, kann auch mittels einer periodischen Analyse des Bilds der Kamera 1 durch die Steuereinheit 2 übernommen werden, wobei der Sensor 6 dann entfallen kann.
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Die beschriebene Anordnung aus einer einzelnen Kamera 1 und einem Spiegel ist verhältnismäßig unaufwändig zu realisieren. Sie kann jedoch auch durch eine kompaktere Zeile von Kameras unter dem Fenster 16 mit Blick nach oben auf den Unterboden ersetzt sein. Deren Bilder werden dann von der Steuereinheit 2 periodisch zu jeweils einem der genannten Einzelbilder zusammengesetzt.
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Die Arbeitsstation 9 mit dem Stitching-Modul 15 kann ein eigenständiger Computer sein. Das Stitching-Modul 15 kann jedoch auch von einem Cloud-basierten Dienst bereitgestellt oder in der Steuereinheit 2 vorgesehen sein. Auch die Archivierung der Einzelbilder oder des Gesamtbilds kann in der Arbeitsstation 9, einem Cloud-basierten Dienst oder in der Steuereinheit 2 erfolgen.
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Die genannte Anzeige, die den Zugriff auf das Gesamtbild erlaubt, muss nicht unmittelbar mit der Arbeitsstation 9 verbunden sondern kann auch beispielsweise drahtgebunden oder drahtlos mit der Steuereinheit 2 gekoppelt sein. Während ein großflächiger Bildschirm als Anzeige viele Details des Gesamtbilds genau darstellen kann, kann eine handliche Anzeige beispielsweise auf einem Tabletcomputer oder Mobiltelefon nützlich sein, um einen gewissen Eindruck vom aufgenommenen Unterboden des Fahrzeugs zu gewinnen oder zu erkennen, ob die Bildaufnahme erfolgreich war oder wiederholt werden sollte.
