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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen von Verformungen eines Fahrzeugbauteils eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Verformung des Fahrzeugbauteils erfasst und ein Verformungswert aus der erfassten Verformung bestimmt wird, wobei eine erste Umgebungstemperatur des Fahrzeugbauteils als eine erste Temperatur erfasst und ein erster Temperaturwert aus der erfassten ersten Temperatur bestimmt wird und wobei mit Hilfe des ersten Temperaturwertes der Verformungswert korrigiert wird. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Messvorrichtung, insbesondere zum Ausführen eines vorgenannten Verfahrens, sowie auf ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Messvorrichtung.
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Ein vorgenanntes Verfahren ist beispielsweise bei einer Achslastmessung eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei eine Verformung einer Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs gemessen wird und aus der gemessenen Verformung eine Achslast der Fahrzeugachse bestimmt wird. Einen wesentlichen Einfluss auf eine Genauigkeit, mit der die Verformung der Fahrzeugachse gemessen wird, haben die Umgebungsbedingungen, unter denen die Messung durchgeführt wird. Von maßgeblicher Bedeutung ist dabei die Umgebungstemperatur.
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In diesem Zusammenhang ist es bekannt, zusätzlich zu der Verformung der Fahrzeugachse auch eine Umgebungstemperatur zu messen und anhand des gemessenen Temperaturwertes der Umgebungstemperatur den Verformungsmesswert zu korrigieren. Jedoch ist auch das Messen der Umgebungstemperatur von den jeweiligen Umgebungsbedingungen abhängig, so dass eine einfache Berücksichtigung des Temperaturwertes der Umgebungstemperatur zur Korrektur des Verformungsmesswertes nicht mit gewünschter Sicherheit zu einer höheren Genauigkeit des Verformungsmesswertes führt. Eine denkbare einfache Vervielfachung von Sensoren zum Messen der Verformung der Fahrzeugachse oder von Sensoren zum Messen der Umgebungstemperatur erhöht den Aufwand des Messverfahrens, ohne dass zwangsläufig eine höhere Messgenauigkeit erreicht wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Messen von Verformungen eines Fahrzeugbauteils eines Kraftfahrzeugs anzugeben, das bei gleichzeitig hoher Messgenauigkeit einfach durchzuführen ist. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, eine Messvorrichtung zum Ausführen eines einfachen Messverfahrens bei hoher Messgenauigkeit sowie weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Messvorrichtung zu schaffen.
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Die erstgenannte Aufgabe wird mit einem Verfahren der eingangs genannten Art und dadurch gelöst, dass ein Verformungswertgenauigkeitswert des Verformungswerts bestimmt wird und dass im Falle eines Unterschreitens einer Genauigkeitswertschwelle durch den Verformungswertgenauigkeitswert der Verformungswert als ungültig gesetzt wird.
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Von besonderem Vorteil ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, dass nicht z. B. eine aufwendige Kennlinienkompensation zweier Sensoren vorgenommen werden muss, sondern dass eine einfache Genauigkeitsabschätzung ausreichend ist, um den Verformungswert als gültig anzusehen oder zu verwerfen. Das Messen von Verformungen des Fahrzeugbauteils des Kraftfahrzeugs kann insbesondere mittels eines Verformungssensors erfolgen. Der Verformungssensor kann zum Messen der Verformungen insbesondere Dehnungsmessstreifen aufweisen. Damit ist es möglich, kleinste Verformungen des Fahrzeugbauteils, beispielsweise einer Fahrzeugachse des Kraftfahrzeugs, zu messen. Der aus der erfassten Verformung bestimmte Verformungswert kann auch als Verformungsmesswert bezeichnet werden. Der Verformungsmesswert kann z. B. zur Achslastbestimmung der Fahrzeugachse verwendet werden.
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Die erste Umgebungstemperatur des Fahrzeugbauteils wird vorzugsweise mittels eines ersten Temperatursensors erfasst. Aus der erfassten ersten Temperatur wird der erste Temperaturwert, der auch als erster Temperaturmesswert bezeichnet werden kann, bestimmt. Weiterhin erfolgt eine Anpassung des Verformungswertes an die erste Umgebungstemperatur unter Berücksichtigung des ersten Temperaturwertes. Somit wird der Verformungswert ausgehend von dem ersten Temperaturwert korrigiert.
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Weiterhin wird der Verformungswert hinsichtlich seiner Genauigkeit beurteilt. Dabei wird ein Verformungswertgenauigkeitswert, der die Genauigkeit des Verformungswerts angibt, bestimmt. Wird eine festgelegte, vorbestimmte Genauigkeitswertschwelle von dem Verformungswertgenauigkeitswert unterschritten, d. h. ist der Verformungswert zu ungenau oder, anders ausgedrückt, ist die Genauigkeit des Verformungswerts zu gering, so wird der Verformungswert als ungültig gesetzt. Das bedeutet, dass die Messung der Verformung des Fahrzeugbauteils als ungültig oder als zu ungenau (und damit gleichfalls als ungültig) angesehen wird. Der Verformungswert wird somit verworfen. Der Verformungswert kann damit z. B. auch nicht zur Achslastbestimmung der Fahrzeugachse verwendet werden.
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Mit der Erfindung ist es vorteilhaft möglich, beispielsweise kleinste Längenänderungen eines Trägermaterials großer Masse, z. B. einer Fahrzeugachse, zu messen, um daraus eine Belastung des Trägermaterials, insbesondere eine Beladung eines Kraftfahrzeugs, zu bestimmen. Die Erfindung kann vorteilhaft in einem großen Temperaturbereich, z. B. von -40 °C bis +105°C, zum Einsatz kommen. Sie bietet ein einfaches Verfahren bei gleichzeitig hoher Messgenau ig keit.
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Man könnte sich z. B. vorstellen, dass der Verformungswertgenauigkeitswert anhand einer absoluten Höhe des ersten Temperaturwertes bestimmt wird. Eine präzisere Bestimmung des Verformungswertgenauigkeitswertes wird hingegen ermöglicht, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung eine zweite Umgebungstemperatur des Fahrzeugbauteils als eine zweite Temperatur erfasst wird und wenn mittels der erfassten zweiten Temperatur der Verformungswertgenauigkeitswert bestimmt wird. Die zweite Umgebungstemperatur des Fahrzeugbauteils kann insbesondere mittels eines zweiten Temperatursensors erfasst werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Verformungswertgenauigkeitswert derart mittels der erfassten zweiten Temperatur bestimmt, dass ein zweiter Temperaturwert aus der zweiten erfassten Temperatur bestimmt wird, dass ein Temperaturabstandswert zwischen dem ersten Temperaturwert und dem zweiten Temperaturwert bestimmt wird und dass der Verformungswertgenauigkeitswert mittels des Temperaturabstandswerts bestimmt wird. Der Temperaturabstandswert ist eine Temperaturdifferenz zwischen dem ersten Temperaturwert und dem zweiten Temperaturwert. Der zweite Temperaturwert kann auch als zweiter Temperaturmesswert bezeichnet werden. Vorzugsweise ergibt sich ein niedriger Verformungswertgenauigkeitswert, wenn der Temperaturabstandswert hoch ist. Umgekehrt ergibt sich ein hoher Verformungswertgenauigkeitswert, wenn der Temperaturabstandswert gering ist.
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Auf die Erfassung der zweiten Umgebungstemperatur des Fahrzeugbauteils kann bei gleichem Vorteil ggf. verzichtet werden, wenn gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein zeitlicher Temperaturverlauf der erfassten ersten Temperatur und/oder zweiten Temperatur bestimmt wird und wenn mittels des bestimmten Temperaturverlaufs der Verformungswertgenauigkeitswert bestimmt wird. Der Temperaturverlauf gibt einen Verlauf der Temperatur über die Zeit an. Der Temperaturverlauf kann beispielsweise über zyklisch gespeicherte erste Temperaturwerte (d. h. Werte der ersten Temperatur) und/oder zweite Temperaturwerte (d. h. Werte der zweiten Temperatur) bestimmt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Verformungswertgenauigkeitswert derart mittels des bestimmten Temperaturverlaufs bestimmt, dass eine Steigung des Temperaturverlaufs bestimmt wird und dass der Verformungswertgenauigkeitswert mittels der Steigung des Temperaturverlaufs bestimmt wird. Die Steigung des Temperaturverlaufs kann beispielsweise positiv oder negativ sein. Der Temperaturverlauf kann z. B. durch eine Temperaturverlaufsgerade angenähert einfach angegeben sein. In einem solchen Fall ist die Steigung des Temperaturverlaufs die Steigung der Temperaturverlaufsgeraden. Der Verformungswertgenauigkeitswert ist vorzugsweise gering, wenn die Steigung des Temperaturverlaufs groß ist. Umgekehrt ist dann der Verformungswertgenauigkeitswert hoch, wenn die Steigung des Temperaturverlaufs klein ist.
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Die oben zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einer Messvorrichtung mit einem eine Verformung erfassenden Verformungssensor, mit einem eine erste Temperatur erfassenden ersten Temperatursensor und mit einer Auswerteschaltung, wobei die Auswerteschaltung derart ausgebildet ist, dass mittels der Auswerteschaltung ein Verformungswert aus einer von dem Verformungssensor erfassten Verformung und ein erster Temperaturwert aus einer von dem ersten Temperatursensor erfassten ersten Temperatur bestimmt wird, wobei die Messvorrichtung die weiteren Merkmale aufweist, dass die Auswerteschaltung derart ausgebildet ist, dass mittels der Auswerteschaltung ein Verformungswertgenauigkeitswert des Verformungswerts bestimmt wird, dass mittels der Auswerteschaltung der Verformungswertgenauigkeitswert mit einer Genauigkeitswertschwelle verglichen wird und das mittels der Auswerteschaltung der Verformungswert als ungültig gesetzt wird, wenn der Verformungswertgenauigkeitswert die Genauigkeitswertschwelle unterschreitet. Die Messvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Vorzugsweise ist die Auswerteschaltung derart ausgebildet, dass sie unter Berücksichtigung des ersten Temperaturwertes eine Temperaturkompensation des Verformungswertes vornimmt, so dass mittels der Auswerteschaltung ein korrigierter, temperaturkompensierter Verformungswert bestimmt wird.
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Man könnte sich vorstellen, dass die Auswerteschaltung z. B. auf verschiedene, an unterschiedlichen Orten angeordnete Schaltungselemente aufgeteilt ist. Von besonderem Vorteil beispielsweise für einen nachträglichen Einbau der Messvorrichtung ist es hingegen, wenn die Auswerteschaltung in einem einzigen Steuergerät angeordnet ist. Die Genauigkeitswertschwelle kann insbesondere in der Auswerteschaltung gespeichert sein.
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Insbesondere für eine möglichst flexible Verwendbarkeit der Messvorrichtung ist es von besonderem Vorteil, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein zweiter, eine zweite Temperatur erfassender Temperatursensor vorhanden ist. Die Messvorrichtung weist in diesem Fall dann zumindest zwei Temperatursensoren, nämlich den ersten Temperatursensor und den zweiten Temperatursensor auf.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Auswerteschaltung derart ausgebildet, dass mittels der Auswerteschaltung ein zweiter Temperaturwert aus einer von dem zweiten Temperatursensor erfassten Temperatur bestimmt wird, dass mittels der Auswerteschaltung ein Temperaturabstandswert zwischen dem ersten Temperaturwert und dem zweiten Temperaturwert bestimmt wird und dass mittels der Auswerteschaltung der Verformungswertgenauigkeitswert mittels des bestimmten Temperaturabstandswerts bestimmt wird. Somit können in einfacher Weise zu einem einzigen Zeitpunkt erster und zweiter Temperaturwert bestimmt und aus dem Temperaturabstandswert der Verformungswertgenauigkeitswert bestimmt werden. Je größer der Temperaturunterschied zwischen dem ersten Temperaturwert und dem zweiten Temperaturwert ist, umso geringer ist die Genauigkeit. Vorzugsweise sind der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor kalibriert. Zur Kalibrierung werden der erste Temperatursensor und der zweite Temperatursensor unter konstanter Temperatur abgeglichen. Vorzugsweise wird der Abgleich nicht nur bei einer konstanten Temperatur, sondern bei verschiedenen, jeweils konstanten Temperaturen vorgenommen.
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Einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß ist die Auswerteschaltung derart ausgebildet, dass mittels der Auswerteschaltung ein zeitlicher Temperaturverlauf der erfassten ersten Temperatur und/oder zweiten Temperatur bestimmt wird und dass mittels der Auswerteschaltung der Verformungswertgenauigkeitswert mittels des bestimmten Temperaturverlaufs bestimmt wird. Hierfür kann vorteilhaft lediglich ein einziger Temperatursensor vorgesehen sein. Die Bestimmung des Verformungswertgenauigkeitswerts mittels des bestimmten Temperaturverlaufs kann alternativ zu der Bestimmung des Verformungswertgenauigkeitswerts mittels des bestimmten Temperaturabstandswerts vorgesehen sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Verformungswertgenauigkeitswert sowohl mittels des bestimmten Temperaturabstandswerts als auch mittels des bestimmten Temperaturverlaufs bestimmt wird.
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Die Erfindung umfasst auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung. Das Kraftfahrzeug kann insbesondere ein Nutzfahrzeug, z. B. ein Lastkraftwagen oder eine Baumaschine, insbesondere eine Erdbaumaschine, oder eine selbstfahrende Landmaschine wie ein Traktor, sein. Das Kraftfahrzeug kann auch ein Personenkraftwagen oder ein Sonderfahrzeug wie ein Quad oder Trike sein.
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Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und der erfindungsgemäßen Messvorrichtung, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs und der erfindungsgemäßen Messvorrichtung hier nicht noch einmal beschrieben.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen in skizzenhafter, schematisierter Darstellung
- 1 eine graphische Darstellung eines Verfahrens zum Messen von Verformungen eines Fahrzeugbauteils eines Kraftfahrzeugs,
- 2 eine perspektivische Ansicht einer Messvorrichtung mit zwei Temperatursensoren und
- 3 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Messvorrichtung nach 2.
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Bei dem in 1 dargestellten Verfahren zum Messen von Verformungen eines Fahrzeugbauteils eines Kraftfahrzeugs wird in einem Schritt A eine Verformung des Fahrzeugbauteils erfasst und ein Verformungswert aus der erfassten Verformung bestimmt. Außerdem wird in einem Schritt B eine erste Umgebungstemperatur des Fahrzeugbauteils als eine erste Temperatur erfasst und ein erster Temperaturwert aus der erfassten ersten Temperatur bestimmt. Mit Hilfe des ersten Temperaturwertes wird in einem Schritt C der Verformungswert korrigiert. Er steht daraufhin als temperaturkompensierter Verformungswert VWTkomp zur Verfügung.
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In einem Schritt D wird ein Verformungswertgenauigkeitswert VWGW des Verformungswerts bestimmt und im Falle eines Unterschreitens einer Genauigkeitswertschwelle (Schritt G) durch den Verformungswertgenauigkeitswert der Verformungswert als ungültig gesetzt. Mithin ist der weiter geltende Verformungswert (Pfad g) der gemäß Schritt C korrigierte Verformungswert, d. h. der Verformungswert nach Schritt A mit Temperaturkompensation, oder der Verformungswert ist ungültig (Pfad u), und es muss in diesem Ausführungsbeispiel gemäß Schritt A ein neuer Verformungswert bestimmt werden.
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In einem Schritt E wird eine zweite Umgebungstemperatur des Fahrzeugbauteils als eine zweite Temperatur erfasst, und mittels der erfassten zweiten Temperatur wird der Verformungswertgenauigkeitswert VWGW in dem oben genannten Schritt D bestimmt. Dabei kann der Verformungswertgenauigkeitswert derart mittels der erfassten zweiten Temperatur bestimmt werden, dass ein zweiter Temperaturwert aus der zweiten erfassten Temperatur bestimmt wird, dass ein Temperaturabstandswert zwischen dem ersten Temperaturwert und dem zweiten Temperaturwert bestimmt wird und dass der Verformungswertgenauigkeitswert mittels des Temperaturabstandswerts bestimmt wird.
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In einem Schritt F wird ein zeitlicher Temperaturverlauf der erfassten ersten Temperatur und/oder zweiten Temperatur bestimmt. Mittels des bestimmten Temperaturverlaufs wird der Verformungswertgenauigkeitswert VWGW in dem oben genannten Schritt D bestimmt. Dazu kann beispielsweise eine Steigung des Temperaturverlaufs bestimmt und mittels der Steigung der Verformungswertgenauigkeitswert bestimmt werden.
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Die Bestimmung des Verformungswertgenauigkeitswerts kann entweder mittels der erfassten zweiten Temperatur oder mittels des bestimmten Temperaturverlaufs erfolgen. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Bestimmung des Verformungswertgenauigkeitswerts sowohl mittels der erfassten zweiten Temperatur als auch mittels des bestimmten Temperaturverlaufs erfolgt.
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Anstatt z. B. nur die aktuelle Temperatur, hier die erste Temperatur, an einem bestimmten Ort (und gegebenenfalls zu einem bestimmten Zeitpunkt) zur Kompensation beispielsweise eines Messfehlers des Verformungswerts heranzuziehen, werden bei dem beschriebenen Verfahren auch die zweite Temperatur und/oder der Temperaturverlauf berücksichtigt. Die zweite Temperatur und/oder der Temperaturverlauf werden jedoch nicht zu einer unmittelbaren Korrektur des Verformungswerts herangezogen, sondern sie geben mittels des Verformungswertgenauigkeitswerts eine prognostizierte Genauigkeit des Verformungswerts an. Anhand des Verformungswertgenauigkeitswerts und der, insbesondere vordefinierten und gespeicherten, Genauigkeitswertschwelle wird der Verformungswert entweder verworfen (Verformungswert ungültig), oder der Verformungswert steht zu einer weiteren Verwendung beispielsweise im Rahmen eines Achslastmessverfahrens eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung (Verformungswert gültig).
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In dem Verfahren liegt (Pfad g) mithin ein temperaturkompensierter Verformungswert VWTkomp vor, dessen Gültigkeit durch die Beurteilung des Verformungswertgenauigkeitswerts VWGW bestätigt ist. Zusätzlich liegt in dem in 1 gezeigten beispielhaften Verfahren auch der erste Temperaturwert T1 zur weiteren Verwendung, z. B. in einem Zentralsteuergerät eines Kraftfahrzeugs, vor.
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In 2, 3 ist beispielhaft ein Achslastsensor 1 eines hier nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeugs gezeigt. Der Achslastsensor 1 kann beispielsweise an einer Achse des Kraftfahrzeugs angeordnet sein. Der Achslastsensor 1 weist in einem Gehäuse 2 eine Messvorrichtung 4 auf. Mittels der Messvorrichtung 4 kann beispielsweise ein Verfahren, wie es in 1 dargestellt ist, ausgeführt werden. Die Messvorrichtung 4 weist einen eine Verformung der Achse des Kraftfahrzeugs erfassenden Verformungssensor 5, der vorzugsweise Dehnungsmessstreifen aufweist, auf.
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Weiterhin weist die Messvorrichtung 4 einen eine erste Temperatur erfassenden ersten Temperatursensor 6 auf. Der Temperatursensor 6 ist auf einer Leiterplatte 8 der Messvorrichtung 4 angeordnet. Darüber hinaus weist die Messvorrichtung 4 einen zweiten Temperatursensor 10 auf, der eine zweite Temperatur erfasst. Der zweite Temperatursensor 10 ist ebenfalls auf der Leiterplatte 8 angeordnet, wobei der erste Temperatursensor 6 und der zweite Temperatursensor 10 einen räumlichen Abstand voneinander aufweisen.
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Zudem weist die Messvorrichtung 4 eine Auswerteschaltung 12 auf. Die Auswerteschaltung 12 ist derart ausgebildet, dass mittels der Auswerteschaltung 12 ein Verformungswert aus einer von dem Verformungssensor 5 erfassten Verformung und ein erster Temperaturwert aus einer von dem ersten Temperatursensor 6 erfassten ersten Temperatur bestimmt wird. Weiterhin ist die Auswerteschaltung 12 derart ausgebildet, dass der Verformungswert mittels des ersten Temperaturwerts korrigiert wird, so dass nach dieser Korrektur ein temperaturkompensierter Verformungswert vorliegt.
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Darüber hinaus ist die Auswerteschaltung 12 derart ausgebildet, dass mittels der Auswerteschaltung 12 ein Verformungswertgenauigkeitswert des Verformungswerts bestimmt wird und dass mittels der Auswerteschaltung 12 der Verformungswertgenauigkeitswert mit einer Genauigkeitswertschwelle verglichen wird. Die Genauigkeitswertschwelle ist vorzugsweise in der Auswerteschaltung 12 gespeichert. Weiterhin ist die Auswerteschaltung 12 derart ausgebildet, dass sie den Verformungswert als ungültig setzt, wenn der Verformungswertgenauigkeitswert die Genauigkeitswertschwelle unterschreitet.
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Insgesamt zeigen die Ausführungsbeispiele, wie durch die Erfindung ein vereinfachtes Verfahren zum Messen von Verformungen eines Fahrzeugbauteils eines Kraftfahrzeugs sowie eine Messvorrichtung für ein solches Verfahren bereitgestellt werden können, die eine hohe Messgenauigkeit ermöglichen.
