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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrwerksvermessungseinrichtung
für ein auf einem Messplatz stehendes Kraftfahrzeug mit
Messtargets an seinen Rädern, die mit wenigstens zwei Messkameras
erfasst werden.
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Aus
der
WO 97/14016 ist
eine Fahrwerksvermessungseinrichtung bekannt, bei der Targets mit bekannten
geometrischen Formen an den Rädern angebracht werden, und
bei der Kameras auf einem Gestell vor dem Messplatz angeordnet sind,
die diese Targets erfassen. Hierbei ist vom Nachteil, dass das Gestell
zusätzlichen Platz vor dem Messplatz benötigt,
der bei vorhandenen Messplätzen oft nicht zur Verfügung
steht und erst durch kostenintensive Umbaumaßnahmen geschaffen
werden muss. Auch bei einem Neubau des Messplatzes ist der vergrößerte Platzbedarf
mit erhöhten Kosten verbunden.
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Des
Weiteren wird ein derartiges Gestell im rauen Werkstattbetrieb,
in dem auch andere Arbeiten, wie bspw. Reparaturarbeiten am Fahrzeug durchgeführt
werden, gelegentlich beschädigt oder die Kameras auf dem
Gestell werden dekalibriert, indem bspw. ein Mechaniker mit einem
Werkzeugwagen an das Gestell anstößt.
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Weiterhin
wird die Messung oft durch die Bedienperson gestört und
muss wiederholt werden, insbesondere, wenn die Bedienperson die
Sichtverbindung zwischen Kameras und Targets unterbricht, was besonders
dann vorkommt, wenn die Bedienperson während des Messverfahrens
eine Drehbewegung des Lenkrads durchführen muss. Dieses
Problem kann auch nicht dadurch umgangen werden, dass sich die Bedienperson
für die Lenkbewegung in das Fahrzeug setzt, da die Messwerte
infolge des geänderten Einfederverhaltens des Fahrzeugs
verfälscht werden. Um dieses Problem zu umgehen, muss die
Bedienperson während der Lenkbewegung eine gekrümmte,
ergonomisch ungünstige Körperhaltung einnehmen,
um das Lenkrad durch das geöffnete Seitenfenster hindurch
zu drehen, ohne dabei die Sichtverbindung zwischen den Kameras und
dem Target am hinteren Rad zu unterbrechen.
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Des
Weiteren ergeben sich bei der Fahrwerksvermessungseinrichtung der
WO 97/14016 Genauigkeitsprobleme.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besser für
den rauen Werkstattbetrieb geeignete und genauere Fahrwerksvermessungseinrichtung
anzugeben, die einen geringeren Platzbedarf erfordert und mit der
die Messungen bedienerfreundlicher durchgeführt werden
können.
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Diese
Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche
gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den
abhängigen Ansprüchen.
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Eine
erfindungsgemäße Fahrwerksvermessungseinrichtung
ist für ein auf einem Messplatz stehendes Kraftfahrzeug
mit nach oben gerichteten Messtargets an seinen Rädern
bestimmt. Die Fahrwerksvermessungseinrichtung umfasst eine erste Messkamera,
die so oberhalb des Messplatzes auf der rechten Kraftfahrzeugseite
angeordnet ist, dass das Messtarget des rechten Vorderrads und das Messtarget
des rechten Hinterrads in ihrem Blickfeld liegen, und eine zweite
Messkamera, die so oberhalb des Messplatzes auf der linken Kraftfahrzeugseite angeordnet
ist, dass das Messtarget des linken Vorderrads und das Messtarget
des linken Hinterrads in ihrem Blickfeld liegen. Die erste und die
zweite Messkamera sind in einer vorgegebenen Position zueinander
angeordnet. Des Weiteren ist eine Datenverarbeitungseinheit vorgesehen,
die so konfiguriert ist, dass sie aus den von den Messkameras erfassten Abbildungen
der Messtargets die räumliche Stellung der Vorderräder
und der Hinterräder ermittelt.
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Eine
weitere erfindungsgemäße Fahrwerksvermessungseinrichtung
ist für ein auf einem Messplatz stehendes Kraftfahrzeug
mit nach oben gerichteten Messtarget an seinen Rädern bestimmt,
und sie umfasst vier Messkameras, die so oberhalb des Messplatzes
angeordnet sind, dass jeweils ein Messtarget in ihrem Blickfeld
liegt. Hierfür sind zwei Messkameras auf der linken Kraftfahrzeugseite
und zwei Messkameras auf der rechten Kraftfahrzeugseite jeweils
in einer vorgegebenen Position zueinander angeordnet. Eine Datenverarbeitungseinheit
ist so konfiguriert, dass sie aus den von den Messkameras erfassten
Abbildun gen der Messtargets die räumliche Stellung der
Vorderräder und der Hinterräder ermittelt.
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Unter
der Richtungsangabe "nach oben gerichtet" der Messtargets wird dabei
sowohl eine waagrechte Ausrichtung als auch eine Ausrichtung der
Messtargets verstanden, bei der die Oberfläche des Messtargets
noch von oben erfasst werden kann. Somit ist auch eine Ausrichtung
in einem Winkel zur Messkamera als nach oben gerichtet zu verstehen, bei
dem die Oberfläche des Messtargets mit der Kamerarichtung
nicht einen Winkel von 0° bildet.
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Für
die Ermittlung der räumlichen Stellung der Vorder- und
Hinterräder werden die Form und die Lage der Abbildungen
der Messtargets mit gespeicherten Sollwerten verglichen und bei
einer Übereinstimmung der Form und der Lage der Abbildungen der
Messtargets, innerhalb von Toleranzgrenzen, mit den gespeicherten
Werten ist die räumliche Stellung der Vorderräder
und der Hinterräder bestimmt.
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Hierfür
ist es erforderlich, dass die Position der Messkameras zueinander,
sowohl in Lage als auch im Winkelbezug, bekannt ist, was entweder durch
eine hochgenaue Befestigung der Messkameras oder durch eine Kalibrierung
der beiden Kameras zueinander gewährleistet werden kann.
Diese Kalibrierung kann mithilfe von dem Fachmann bekannten Verfahren
durchgeführt werden, bspw. durch die gleichzeitige Aufnahme
einer Kalibrierplatte in dem Messplatz mit beiden Messkameras, dabei
lässt sich durch die unterschiedliche Abbildung der Kalibrierplatte
in jeder Messkamera die Stellung und der Winkelbezug der Messkameras
zueinander berechnen.
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Es
ist eine weitere Voraussetzung für die Ermittlung der räumlichen
Stellung der Vorder- und Hinterräder, dass Messtargets
verwendet werden, deren Form und ggf. deren Oberflächengestaltung
bekannt sind, und wofür der Datenverarbeitungseinheit gespeicherte
Sollwerte zur Verfügung stehen.
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Die
erfindungsgemäßen Fahrwerksvermessungseinrichtungen
benötigen keine zusätzliche Fläche auf
dem Messplatz und können demgemäß sehr platzspa rend
und kostengünstig, sowohl bei Neubauten als auch bei Nachrüstungen
installiert werden. Der Raumbedarf oberhalb des Messplatzes ist
zum einen gering, zum anderen steht an der Messplatz- oder Werkstattdecke
solcher Raum zumeist ohnehin zur Verfügung.
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Die
Messkameras sind vor Beschädigungen oder Dekalibrierungen
durch ungewollte Benutzereinwirkung zuverlässig geschützt,
da sich die Messkameras außerhalb der Reichweite der Bedienperson
befinden.
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Des
Weiteren wird auch die Durchführung der Messungen vereinfacht
und benutzerfreundlicher gestaltet, und die Messkameras ermöglichen
eine ergonomisch optimierte Fahrwerksvermessung. Das Durchführen
von Lenkbewegungen und von anderen Arbeitsschritten am Fahrzeug
kann nun unproblematisch vorgenommen werden, ohne dass die senkrecht
oder schräg nach oben gerichtete Sichtverbindung zwischen
Messtarget und Messkamera gestört oder unterbrochen wird.
Ergonomisch ungünstige Körperpositionen der Bedienpersonen
werden dadurch verhindert.
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Durch
die erfindungsgemäße Fahrwerksvermessungseinrichtung
wird ein Höchstmaß an Messgenauigkeit erreicht.
Da die Messtargets jeweils gleich weit von den Messkameras entfernt
sind, ist deren Abbildung in der Messkamera auch gleich groß,
was zu einer gleichmäßigen und hohen Messgenauigkeit
führt.
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Im
Vergleich zu der
WO 97/14016 ist
insbesondere die Auflösung und die Messgenauigkeit der Messtargets
an den Hinterrädern deutlich erhöht. Es ist nicht
erforderlich, die Messtargets an den Hinterrädern vergrößert
auszuführen, um hierdurch die Messgenauigkeit zu erhöhen.
Die damit verbundenen Probleme des erhöhten Eigengewichts
der Messtargets, der schwierigeren Handhabung derselben und der
erhöhten Anforderung an die Radadapter werden dadurch vermieden.
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Des
Weiteren können die Türen des Kraftfahrzeugs unproblematisch
geöffnet und geschlossen werden, und eine Bedienperson
kann in den Wagen ein- und aus diesem aussteigen, ohne dass die Sichtverbindung
zwischen den Messkameras und den Messsensoren gestört wird,
und ohne dass eine Gefahr der Beschädigung oder Dekalibrierung
der Messkameras besteht. Die Messkameras behindern den normalen
Ablauf bei vorzunehmenden Service- und Reparaturarbeiten, wie Reifenwechsel
und Bremsenservice nicht.
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Des
Weiteren entfällt ein im Stand der Technik manchmal erforderliches
Abbauen und Aufbauen der Messkameras für die Durchführung
von Service- und Reparaturarbeiten, was zusätzlich Zeit
und Kosten spart, da die Messkameras außerhalb der Reichweite
der Bedienperson oberhalb des Messplatzes angeordnet sind.
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Optional
kann ein Vergleich der ermittelten räumlichen Stellung
der Vorder- und Hinterräder mit Soll-Daten aus einer Datenbank
erfolgen, wonach ein Ergebnis feststeht, gemäß dem
sich die räumliche Stellung der Vorder- und Hinterräder
in einem zulässigen Bereich befindet oder außerhalb
dieses Bereichs ist, was Einstellungs- oder Reparaturmaßnahmen
nach sich zieht.
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In
einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens
zwei der Messkameras, insbesondere die hinteren Messkameras oder
die vorderen Messkameras, längsverschieblich und in unterschiedlichen
Längspositionen feststellbar ausgebildet, um Kraftfahrzeuge
mit unterschiedlichen Radständen erfassen zu können.
Hierdurch können unterschiedliche Radstände der
Fahrzeuge ausgeglichen werden, wenn der Öffnungswinkel
der Messkamera zur Erfassung der Messtargets nicht mehr ausreicht.
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Je
genauer die Position des Messtargets zu dem Rad ist, desto besser
gibt die von der Datenverarbeitungseinheit ermittelte räumliche
Stellung der Vorder- und Hinterräder deren tatsächliche
räumliche Stellung wieder. Wenn das Messtarget in einer
genau definierten Position zur Raddrehachse, bspw. in einem rechten
Winkel zur Radebene angeordnet wird, bestimmt die von der Datenverarbeitungseinheit
ermittelte räumliche Stellung der Vorder- und Hinterräder
mit deren tatsächlicher räumlicher Stellung sehr genau überein.
Dies wird insbesondere dadurch gewährleistet, indem für
die jeweiligen Räder spezielle her stellerspezifische Radadapter
zur Befestigung der Messtargets verwendet werden.
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Um
die Genauigkeit der ermittelten räumlichen Stellungen der
Vorder- und Hinterräder noch weiter zu erhöhen,
oder im Fall, dass die Messtargets nicht in einer genau definierten
Position zu dem Rad bspw. im rechten Winkel zur Radebene angebracht werden
können, bspw., wenn keine passenden Radadapter zur Verfügung
stehen, können die Räder des Fahrzeugs linear
nach vorne oder nach hinten oder auf Rollen bewegt werden, und die
Messkameras erfassen im Betrieb den Bewegungsablauf der Messtargets
während ihrer Drehbewegung. Dabei ist die Datenverarbeitungseinheit
so konfiguriert, dass sie aus dem Bewegungsverlauf der Messtargets
die Drehachse der Räder und somit die räumliche
Stellung der Vorder- und Hinterräder, und somit die Fahrwerksgeometrie
des Kraftfahrzeugs bestimmt. Aus der räumlichen Bewegung
der Messtargets lässt sich die jeweilige Radachse bestimmen,
um die das Messtarget abgerollt wird. Da das Messtarget fest mit dem
Rad verbunden ist, ist diese Achse auch gleichzeitig die Raddrehachse.
Die so ermittelte Raddrehachse und die im rechten Winkel darauf
stehende Radebene geben die Winkelstellung des Rades im Raum wieder.
Auch die weiter unten beschriebene Höhenstandsmessung bezieht
sich dann auf diese Raddrehachse.
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Das
Abrollen der Räder kann durch Schieben oder Fahren des
Fahrzeuges erfolgen. Ebenfalls können Rollensätze
verwendet werden, auf denen das jeweilige Fahrzeugrad steht und
manuell oder motorisch angetrieben wird. Für die Erfassung
des Bewegungsverlaufs der Messtargets durch die Messkameras reicht
es aus, wenn die Messkameras jeweils mehrere Abbildungen bzw. eine
Abbildungsfolge erfassen.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Messkameras
jeweils als ein Paar von zwei Stereokameras ausgebildet, die beide
jeweils mit einem unterschiedlichen Winkel auf das entsprechende
Messtarget ausgerichtet sind. In diesem Fall kann die Ermittlung
der räumlichen Stellung der Vorder- und Hinterräder
zusätzlich oder anstelle des Vergleichens der Abbildungen
der Messtargets mit Sollwerten mithilfe eines dem Fachmann bekannten
Triangulati onsverfahrens erfolgen. Bei dieser Ausführungsform
ergibt sich der weitere Vorteil, dass die geometrische Form des
Messtargets nicht genau bekannt sein muss, und keinen großen
Einfluss auf das tatsächliche Messergebnis hat. Dadurch
sinken die Anforderungen an die Gestaltung des Messtargets, und
das Messtarget lässt sich wesentlich einfacher und preisgünstiger
herstellen und ist aufgrund seiner einfacheren Gestaltung unempfindlicher
gegen mechanische Beschädigungen. Es wird eine Stereorekonstruktion
der Messtargets im Raum durchgeführt.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung sind weitere auf
die Messtargets gerichtete Kameras vorgesehen, um die Messgenauigkeit,
insbesondere durch statistische Methoden in der Auswertung der Abbildungen,
weiter zu erhöhen.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Messkameras
höhenverstellbar ausgebildet, um das Fahrwerk unterschiedlicher
Kraftfahrzeuge, bspw. von Personen- und Lastkraftwagen vermessen
zu können.
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In
einer einfachen Ausführungsform der Erfindung sind die
Messkameras an der Decke des Messplatzes angebracht.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung
sind die Messkameras an einem Befestigungsträger oberhalb
des Messplatzes angebracht. Bei einem derartigen Befestigungsträgers kann
es sich um einen Tragbalken oder um einen Tragrahmen, bspw. um einen
H-förmigen oder rechteckigen Tragrahmen handeln.
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Der
Befestigungsträger kann höhenverstellbar ausgebildet
sein, und über einen Antrieb verfügen, um die
Vermessung von Fahrwerken von Kraftfahrzeugen unterschiedlicher
Höhe, bspw. Personen- und Lastkraftwagen zu ermöglichen.
Ferner kann der Messplatz über eine Hebebühne
verfügen, auf der das zu vermessende Fahrzeug steht. Dabei
kann eine Fahrwerksvermessung gleichzeitig mit anderen Arbeitsschritten
bspw. an der Unterseite des Kraftfahrzeugs durchgeführt
werden.
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Wenn
der Antrieb des höhenverstellbaren Befestigungsträgers
mit der Hebebühne gekoppelt ist, kann eine synchrone Bewegung
des höhenverstellbaren Befestigungsträgers mit
der Hebebühne ermöglicht werden.
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In
den folgenden weiteren Ausführungsformen wird zusätzlich
zu der Fahrwerksvermessung auch eine Höhenstandsmessung
durchgeführt, die mittlerweile von einigen Automobilherstellern
zwingend vorgeschrieben wird, da sich die räumliche Stellung
des Rads in Abhängigkeit von dessen Einfederung, bspw.
bedingt durch den Beladungszustand, ändert.
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Auch
wenn die vorliegenden Ausführungsformen stets in Kombination
mit der erfindungsgemäßen Fahrwerksvermessungseinrichtung
beansprucht sind, wird ausdrücklich darauf hingewiesen,
dass die nachfolgend beschriebene Höhenstandsmessung auch
unabhängig von der eigentlichen Vermessung der Messtargets
mit den Messkameras durchgeführt werden kann, und diese
Ausführungsformen sind somit als unabhängig von
der Fahrwerksvermessung offenbart anzusehen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Höhenstandsmessung
wird der Höhenstand der Räder in Bezug zu einem
Karosserieteil gemessen und hieraus werden geeignete Sollwerte für
die Vermessung und Einstellung des Fahrwerks ermittelt.
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In
einer Ausführungsform der Fahrwerksvermessungseinrichtung
ist ein Entfernungssensor bzw. Abstandssensor so oberhalb des Messplatzes
angeordnet, dass er im Betrieb den Abstand zu einem vorgebbaren
Messpunkt auf der Karosserie, insbesondere zu dem höchsten
Punkt des Dachs der Karosserie oder einem Randpunkt der Karosserie
bestimmt, und wobei die Datenverarbeitungseinheit so konfiguriert
ist, dass sie im Betrieb aus der Abbildung der Messtargets die Abstände
zwischen der jeweiligen Messkamera und dem jeweiligen Messtarget
berechnet, und dass sie aus diesen Abständen, aus dem Abstand
des Abstandssensors zu dem Messpunkt auf der Karosserie sowie aus
der Position der Messkameras zueinander die Höhenstände
der Räder des Kraftfahrzeugs berechnet.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Abstandssensor
an einer der Messkameras oder an dem Befestigungsträger
angebracht sein.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein Abstandssensor
so an einer vorgebbaren Position auf der Karosserie angeordnet sein, dass
er im Betrieb den Abstand zu dem Befestigungsträger oder
zu wenigstens einer Messkamera bestimmt. Die Datenverarbeitungseinheit
ist in diesem Fall so konfiguriert, dass sie im Betrieb aus der Abbildung
der Messtargets die Abstände zwischen den der jeweiligen
Messkamera und dem jeweiligen Messtarget berechnet, und dass sie
aus diesen Abständen, aus dem Abstand des Abstandssensors
zu dem Befestigungsträger oder zu der Messkamera sowie
aus der Position der Messkameras zueinander die Höhenstände
der Räder des Kraftfahrzeugs berechnet.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfasst wenigstens
eine Messkamera im Betrieb einen vorgebbaren Messpunkt an der Karosserie
des Kraftfahrzeugs. In diesem Fall ist die Datenverarbeitungseinheit
so konfiguriert, dass sie im Betrieb aus der Abbildung des Messpunkts
den Abstand zwischen der Messkamera und dem Messpunkt und aus der
Abbildung der Messtargets die Abstände zwischen der jeweiligen
Messkamera und dem jeweiligen Messtarget berechnet, und dass sie
aus diesen Abständen, sowie aus der Position der Messkameras zueinander
die Höhenstände der Räder des Kraftfahrzeugs
berechnet.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung erfasst wenigstens
eine der Messkameras im Betrieb ein an einer vorgebbaren Position
an der Karosserie des Kraftfahrzeugs angebrachtes Abstandstarget.
In diesem Fall ist die Datenverarbeitungseinheit so konfiguriert,
dass sie im Betrieb aus der Abbildung des Abstandstargets den Abstand
zwischen der Messkamera und dem Abstandstarget und aus den Abbildungen
der Messtargets die Abstände zwischen der jeweiligen Messkamera
und dem jeweiligen Messtarget berechnet, und dass sie aus diesen Abständen
sowie aus der Position der Messkameras zueinander die Höhenstände
der Räder des Kraftfahrzeugs berechnet.
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Der
Abstandssensor kann dabei von beliebiger Bauart sein, beispielsweise
ein Lasersensor, insbesondere ein Lasertriangulationssensor, oder
ein Ultraschallsensor.
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Gemäß diesen
Weiterbildungen der Erfindung kann zusätzlich zu der eigentlichen
Fahrwerksvermessung auch eine komfortable, weitgehend automatische
Höhenstandsmessung durchgeführt werden.
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Bei
den Ausführungsformen, bei denen die Messkameras entweder
einen Messpunkt oder ein Abstandtarget erfassen, kann bereits eine
große Genauigkeit erreicht werden. Die Ausführungsformen mit
zusätzlichem Abstandssensor arbeiten dabei besonders genau.
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Anstelle
eines Abstandssensors kann stets auch eine beliebige andere Abstandsmessvorrichtung,
beispielsweise ebenfalls eine Messkamera vorgesehen werden.
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Wenn
die Messtargets in einer genügend genauen Position zu den
Rädern angebracht sind, wird der gemessene Abstand zwischen
der jeweiligen Messkamera und dem definierten Karosseriepunkt oder
dem Abstandstarget mit den zu den Messkameras gemessenen Abständen
der Messtargets berechnet, und damit werden die Höhenstände
der Räder zu einem definierten Karosseriepunkt bestimmt.
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Wenn
der gemessene Abstand zwischen der jeweiligen Messkamera und dem
definierten Karosseriepunkt oder dem Abstandstarget mit den Abständen
der wie zuvor beschrieben berechneten Raddrehachsen verrechnet wird,
können die Höhenstände der Räder
zu einem definierten Karosseriepunkt bestimmt werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Datenverarbeitungseinheit
so konfiguriert, dass sie in Abhängigkeit der ermittelten
Höhenstände der Räder des Kraftfahrzeugs
die für diese Höhenstände gültigen
Sollwerte der räumlichen Stellung der Vorder- und Hinterräder
errechnet oder aus einer Datenbank abruft.
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Die
erfindungsgemäße Fahrwerksvermessungseinrichtung
umfasst somit die Messkameras, ggf. deren Halterung und Befestigung,
sowie die entsprechend konfigurierte Datenverarbeitungseinheit, mit
der die Messkameras verbunden sind. In einer erweiterten Auslegung
umfasst die Fahrwerksvermessungseinrichtung zusätzlich
noch die jeweiligen Messtargets.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung werden die Räder
des Kraftfahrzeugs linear oder auf Rollen bewegt, und die Messkameras
erfassen den Bewegungsverlauf der Messtargets, zumindest mehrere
Abbildungen der Messtargets während deren Bewegungsverlaufs.
Dann wird aus diesem Bewegungsverlauf der Messtargets die Drehachse dieser
Räder und somit die räumliche Stellung der Vorder-
und Hinterräder des Kraftfahrzeugs bestimmt. Diese Ausführungsform
ist insbesondere von Vorteil, wenn die Messtargets nicht in einer
genügend genauen Position zu den Rädern angebracht
werden können.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung wird zusätzlich
der Höhenstand der Räder des Kraftfahrzeugs bestimmt.
Dabei erfasst wenigstens eine der Messkameras einen vorgebbaren
Messpunkt an der Karosserie des Kraftfahrzeugs oder ein an einer
vorgebbaren Position an der Karosserie des Kraftfahrzeugs angebrachtes
Abstandstarget. Alternativ dazu bestimmt ein oberhalb des Messplatzes angeordneter
Abstandssensor den Abstand zu einem vorgebbaren Messpunkt auf der
Karosserie, oder ein an einer vorgebbaren Position auf der Karosserie
angeordneter Abstandssensor bestimmt den Abstand zu dem Befestigungsträger
oder zu wenigstens einer Messkamera.
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Durch
die zusätzliche Integration dieser Höhenstandsbestimmung
in der erfindungsgemäßen Fahrwerksvermessung kann
zum einen eine zusätzliche separate Höhenstandmessung
entfallen, und zum anderen können die Ergebnisse der Höhenstandsbestimmung
für die Fahrwerksvermessung genutzt werden, indem die für
die jeweiligen Höhenstände gültigen Sollwerte
errechnet oder aus einer Datenbank abgerufen werden, wodurch eine
präzise Aussage über die Qualität der
räumlichen Stellung der Vorder- und Hinterräder
getroffen werden kann.
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Die
Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit
Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf einen ersten Messplatz und auf ein darin stehendes
Kraftfahrzeug mit Messtargets an seinen Rädern, gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel;
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2 zeigt
eine Seitenansicht des ersten Messplatzes aus 1;
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3 zeigt
eine Draufsicht auf einen zweiten Messplatz und auf das darin stehende
Kraftfahrzeug mit Messtargets an seinen Rädern, gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel;
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4 zeigt
eine Seitenansicht des zweiten Messplatzes aus 3;
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5 zeigt
eine Draufsicht auf einen dritten Messplatz und auf das darin stehende
Kraftfahrzeug mit Messtargets an seinen Rädern, gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel;
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6 zeigt
eine Seitenansicht des dritten Messplatzes aus 5;
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7 zeigt
eine Draufsicht auf einen vierten Messplatz und auf das darin stehende
Kraftfahrzeug mit Messtargets an seinen Rädern, gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel;
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8 zeigt
eine Seitenansicht des vierten Messplatzes aus 7;
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9 zeigt
eine Draufsicht auf einen fünften Messplatz und auf das
darin stehende Kraftfahrzeug mit Messtargets an seinen Rädern,
gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
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10 zeigt
eine Seitenansicht des fünften Messplatzes aus 9;
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11 zeigt
eine Draufsicht auf einen sechsten Messplatz und auf das darin stehende
Kraftfahrzeug mit Messtargets an seinen Rädern, gemäß einem
sechsten Ausführungsbeispiel; und
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12 zeigt
eine Seitenansicht des sechsten Messplatzes aus 11.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf einen ersten Messplatz 2 und auf ein
darin stehendes Kraftfahrzeug 4 mit Messtargets 6, 8, 10, 12 an
seinen Rädern.
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Die
Vorderseite des Kraftfahrzeugs 4 ist in den Figuren nach
links gerichtet. Mit Spannmitteln oder Radadaptern, die in 1 trapezförmig
dargestellt sind, sind vier Messtargets 6, 8, 10, 12 an
den Rädern des Kraftfahrzeugs 4 befestigt. Die
plattenförmigen Messtargets 6, 8, 10, 12 sind
in 1 nach oben gerichtet und weisen eine rechteckige
Form mit abgerundeten Ecken auf. Auf ihrer nach oben gerichteten
Oberfläche haben sie ein jeweils übereinstimmendes
geometrisches Muster mit einem mittigem Achteck, mit drei in den
Ecken angeordneten Kreisen und einem an einem äußeren
Eck gelegenen zum Fahrzeug hin zeigenden Dreieck sowie mit kleineren Kreisen
in den Zwischenräumen zwischen den drei größeren
Kreisen und dem Zwischenraum zwischen dem Dreieck und dem inneren
größeren Kreis.
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Alle
vier Messtargets 6, 8, 10, 12 haben
das gleiche geometrische Muster, wobei das geometrische Muster der
linken Messtargets 10 und 12 in 1 jeweils
punktsymmetrisch gespiegelt zu dem Muster der rechten Messtarget 6 und 8 ist.
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An
der Werkstatt- oder Messplatzdecke, die in den Figuren nicht dargestellt
ist, ist ein quer zur Fahrzeugrichtung angeordneter Tragbalken 22 befestigt,
dessen Enden sich über die linke und die rechte Kraftfahrzeugseite
hinaus erstrecken. An dem rechten Ende des Tragbalkens 22 ist
eine rechte Messkamera 14 angeordnet, und an dem linken Ende
des Tragbalkens 22 ist eine linke Messkamera 16 angeordnet.
Die Kamerablickfelder 18 und 20 der beiden Messkameras 14 und 16 sind
in 1 schematisch in Form von gestrichelten Rechtecken
dargestellt. Die in den Draufsichten gezeigten Kamerablickfelder 18, 20 sowie 34, 36, 38, 40 sind
schematisch rechteckig ausgeführt, in der Praxis haben
sie oft eine ovale oder runde Form.
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Das
Kamerablickfeld 18 der rechten Messkamera 14 ist
so bemessen, dass das Messtarget 6 an dem rechten Vorderrad
und das Messtarget 8 an dem rechten Hinterrad 8 vollständig
darin liegen. Ebenso ist das Kamerablickfeld 20 der linken
Messkamera 16 so bemessen, dass das Messtarget 10 an
dem linken Vorderrad und das Messtarget 12 an dem linken
Hinterrad des Kraftfahrzeuges 4 vollständig darin
liegen.
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2 zeigt
eine Seitenansicht des ersten Messplatzes 2.
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In 2 sind
die Plattenform der linken Messtargets 10 und 12 sowie
die Spannmittel bzw. Radadapter, mit denen diese an dem linken Vorderrad
und dem linken Hinterrad des Kraftfahrzeugs 4 befestigt sind,
gut zu erkennen.
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Des
Weiteren ist die linke Messkamera 16 zu erkennen, die an
dem Tragbalken 22 befestigt ist und sich von diesen ein
Stück weit nach unten erstreckt. Das Kamerablickfeld 20 der
linken Messkamera 16 ist mittels zwei gestrichelten Linien
dargestellt. Die linken Messtargets 10 und 12 liegen
in diesem Kamerablickfeld 20.
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3 zeigt
eine Draufsicht auf einen zweiten Messplatz 24 und auf
das darin stehende Kraftfahrzeug 4 mit Messtargets 6, 8, 10, 12 an
seinen Rädern.
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Das
Kraftfahrzeug 4 mit seinen an den Rädern angeordneten
Messtargets 6, 8, 10 und 12 entspricht
dem in 1 gezeigten.
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Die
Fahrwerksvermessungseinrichtung umfasst einen oberhalb des Kraftfahrzeugs 4 an
der Messplatzdecke angeordneten rechteckigen Tragrahmen 42,
dessen Querstreben sich jeweils über die linke und rechte
Kraftfahrzeugseite hinaus erstrecken, und dessen Längsstreben
die Endbereiche der vorderen und hinteren Querstreben miteinander
verbinden. An den Enden der Querstreben und oberhalb der jeweiligen
Messtargets 6, 8, 10 und 12,
sind jeweils vier Messkameras 26, 28, 30 und 32 befestigt. Diese
sind nach unten gerichtet und haben jeweils ein Kamerablickfeld 34, 36, 38 und 40,
das in 3 durch ein gestricheltes Rechteck dargestellt
ist. Die Kamerablickfelder 34, 36, 38 und 40 sind
deutlich kleiner ausgeprägt als die Kamerablickfelder 18 und 20 in 1,
und sie umfassen jeweils nur das darunter liegende Messtarget 6, 8, 10 und 12.
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4 zeigt
eine Seitenansicht des zweiten Messplatzes 24.
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In 4 sind
die unterhalb des Tragrahmens 42 angeordneten und nach
unten gerichteten linken Messkameras 30 und 32 sowie
deren Kamerablickfelder 38 und 40 zu erkennen,
in denen die beiden linken Messtargets 10 und 12 liegen.
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5 zeigt
eine Draufsicht auf einen dritten Messplatz 44 und auf
das darin stehende Kraftfahrzeug 4 mit Messtargets 6, 8, 10, 12 an
seinen Rädern.
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Der
dritte Messplatz 44 entspricht dem in 1 gezeigten
ersten Messplatz 2, wobei im Unterschied hierzu die Kamerablickfelder 18, 20 breiter ausgeführt
sind und sich bis zu einer Position auf dem Kraftfahrzeug 4 erstrecken,
die ungefähr auf einem Drittel der Breite des Kraftfahrzeugs 4 liegt.
Ferner ist ein kreisförmiges Abstandstarget 46 in
einem vorderen linken Endbereich des Dachs des Kraftfahrzeugs 4 angeordnet.
Das Abstandstarget 46 ist scheibenförmig, nach
oben gerichtet und weist an seiner Oberseite Muster mit vier kleinen,
an den Eckpunkten eines nicht gezeigten Quadrats angeordneten Kreisen
auf. Das Abstandstarget 46 liegt innerhalb des Kamerablickfelds 20 der
linken Messkamera 16 und wird somit von dieser erfasst.
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6 zeigt
eine Seitenansicht des dritten Messplatzes 44.
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In 6 ist
das Abstandstarget 46 von der Seite zu sehen. Dabei ist
die obere kreisförmige Targetscheibe sowie ein flacher
und flächiger Befestigungsmagnet zu erkennen, der unterhalb
der Targetscheibe angeordnet ist, und mit Hilfe dessen das Abstandstarget 46 an
der bestimmten Position auf dem Dach des Kraftfahrzeugs 4 befestigt
ist.
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7 zeigt
eine Draufsicht auf einen vierten Messplatz 48 und auf
das darin stehende Kraftfahrzeug 4 mit Messtargets 6, 8, 10, 12 an
seinen Rädern.
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Der
vierte Messplatz 48 entspricht dem ersten Messplatz 2,
wobei zusätzlich ein Abstandssensor 50 vorgesehen
ist, der hinter dem mittleren Bereich des Tragbalkens 22 angeordnet
und fest mit diesem verbunden ist. Der Abstandssensor 50 umfasst
eine kreisförmig dargestellte Laserquelle und einen ebenfalls
kreisförmig dargestellten Empfänger hierfür.
Der Verlauf des auf einen bestimmten Punkt des Dachs des Kraftfahrzeugs 4,
insbesondere auf den höchsten Punkt des Dachs, gerichteten
und davon reflektierten Laserstrahls ist in 7 in Form
von zwei gestrichelten Pfeilen dargestellt.
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8 zeigt
eine Seitenansicht des vierten Messplatzes 48.
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In 8 ist
ebenfalls der hinter dem Tragbalken 22 angeordnete, nach
unten gerichtete Abstandssensor 50 zu erkennen. Der Verlauf
des Laserstrahls von dem Abstandssensor 50 auf den höchsten
Punkt des Dachs des Kraftfahrzeugs 4 und zurück
ist in Form eines gestrichelten Doppelpfeils dargestellt.
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9 zeigt
eine Draufsicht auf einen fünften Messplatz 52 und
auf das darin stehende Kraftfahrzeug 4 mit Messtargets 6, 8, 10, 12 an
seinen Rädern.
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Der
fünfte Messplatz 52 entspricht dem zweiten Messplatz 24,
wobei im Unterschied hierzu die Kamerablickfelder 34, 36, 38, 40 jeweils
breiter ausgebildet sind und sich ein Stück weit bis auf
das Kraftfahrzeug 4 erstrecken, insbesondere bis zu einer Breitenposition
von etwa einem Fünftel der Fahrzeugbreite. Des Weiteren
ist ein Abstandstarget 54 an der linken Seite der Motorhaube
des Kraftfahrzeugs 4 an einer bestimmten Position angeordnet, das
hinsichtlich seines Aufbaus dem Abstandstarget 46 des dritten
Messplatzes 44 entspricht. Das Abstandstarget 54 liegt
innerhalb des Kamerablickfelds 38 der vorderen linken Messkamera 30.
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10 zeigt
eine Seitenansicht des fünften Messplatzes 52.
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In 10 ist
die Targetscheibe sowie der darunter angeordnete flächige
Befestigungsmagnet des Abstandstargets 54 zu erkennen,
mithilfe dessen das Abstandstarget 54 auf der Motorhaube
des Kraftfahrzeugs 4 an einer vorgegebenen Position befestigt
ist.
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11 zeigt
eine Draufsicht auf einen sechsten Messplatz 56 und auf
das darin stehende Kraftfahrzeug 4 mit Messtargets 6, 8, 10, 12 an
seinen Rädern.
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Der
sechste Messplatz 65 entspricht dem zweiten Messplatz 24,
wobei im Unterschied hierzu ein Abstandssensor 58 vorgesehen
ist, der sich von der hinteren Querstrebe des Tragrahmens 42 an
einem Haltearm nach vorne erstreckt, sodass er sich in etwa mittig über
dem Dach des Kraftfahrzeugs 4 befindet. Der Abstandssensor 58 weist
eine kreisförmig dargestellte Laserquelle und einen ebenfalls
kreisförmig ausgeführten Empfänger hierfür
auf. Der Verlauf des auf einen bestimmten Punkt des Dachs des Kraftfahrzeugs 4,
insbesondere auf den höchsten Punkt des Dachs, gerichteten
und davon reflektierten Laserstrahls ist in 11 durch
zwei gestrichelte Pfeile dargestellt.
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12 zeigt
eine Seitenansicht des sechsten Messplatzes 56.
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In 12 ist
der in dem Tragrahmen 42 angeordnete und ein Stück
weit aus diesem nach unten herausstehende Abstandssensor 58 zu
erkennen. Des Weiteren ist der Verlauf des auf den vorgegebenen
Punkt auf dem Kraftfahrzeug 4 ausgestrahlte und von diesem
reflektierte Laserstrahl mittels eines gestrichelten Doppelpfeils
dargestellt.
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Die
Messplätze 3, 24, 44, 48, 52 und 56 verfügen
des Weiteren noch über eine Datenverarbeitungseinheit,
die mit den Messkameras 14, 16 oder 24, 28, 30, 32 sowie,
falls vorhanden, mit den Abstandssensoren 50 und 58 verbunden
ist und dafür konfiguriert ist, die Abbildung der Messkameras 14, 16 oder 24, 28, 30, 32 und
ggf. die Messwerte der Abstandssensoren 50 und 58 zu
verarbeiten. Diese Datenverarbeitungseinheit ist in den Figuren
nicht dargestellt.
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Im
Betrieb der Messplätze 2, 24, 44, 48, 52 und 56 werden
zunächst die Messtargets 6, 8, 10 und 12 mittels
ihrer Spannwerkzeuge oder Radadapter an den Rädern des
Kraftfahrzeugs 4 befestigt und so in eine festgelegte Position
zu den Rädern des Kraftfahrzeugs 4 gebracht.
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Die
Position der Messkameras 14 und 16 sowie der Messkameras 26, 28, 30 und 32 zueinander ist
entweder durch eine hochgenaue Anbringung an dem Tragbalken 22 oder
dem Tragrahmen 42 oder durch eine vorige Kalibrierung genau
bekannt.
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Dann
werden die Messtargets 6, 8, 10, 12 beim
den Messplätzen 2, 44, 48 mit
zwei Kameras 14 und 16 und bei den Messplätzen 24, 52, 56 mit
den vier Kameras 26, 28, 30 und 32 erfasst.
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Nach Übermittlung
der Abbildungen der Messkameras 14, 16 bzw. 26, 28, 30 und 32,
ermittelt die Datenverarbeitungseinheit die räumliche Stellung der
Vorder- und Hinterräder daraus, indem die Abbildungen mit
gespeicherten Referenzabbildungen verglichen werden.
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Um
die Genauigkeit zu erhöhen und insbesondere, wenn die zur
Verfügung stehenden Messtargets 6, 8, 10 und 12 mit
den zur Verfügung stehenden Spannmitteln bzw. Radadaptern
nicht positionsgenau an den Rädern des Kraftfahrzeugs 4 befestigt
werden können, können die Räder des Kraftfahrzeugs 4,
insbesondere durch Verschieben des Kraftfahrzeugs 4 nach
vorne oder nach hinten, bewegt und abgerollt werden, und die Messkameras 14 und 16 (bei
den Messplätzen 2, 44, 48) und 26, 28, 30 und 32 (bei
den Messplätzen 24, 52, 56)
erfassen den Bewegungsverlauf der Messtargets 6, 8, 10, 12, mindestens
je doch eine Folge von mehreren Abbildungen davon. Aus dem Bewegungsverlauf
der Messtargets 6, 8, 10, 12 bestimmt
die Datenverarbeitungseinheit die Drehachse der Räder und
somit die räumliche Stellung der Vorder- und Hinterräder
des Kraftfahrzeugs 4.
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Bei
den Messplätzen 44 und 52 erfasst die Kamera 16, 30 zusätzlich
noch das Abstandstarget 46, 54. Die Datenverarbeitungseinheit
berechnet aus der Abbildung des Abstandstargets 46, 54 den
Abstand zwischen der Messkamera 16, 30 und dem
Abstandstarget 46, 54, und aus der Abbildung der
Messtargets 6, 8, 10, 12 die
Abstände zwischen der jeweiligen Messkamera 14, 16 bzw. 26, 28, 30, 32 und dem
jeweiligen Messtarget 6, 8, 10, 12,
und sie berechnet aus diesen Abständen, sowie aus der Position
der Messkameras 14, 16 bzw. 26, 28, 30, 32 zueinander
die Höhenstände der Räder des Kraftfahrzeugs 4.
Diese Berechnung ist dem Fachmann bekannt und braucht hier nicht
erläutert zu werden.
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Bei
den Messplätzen 48 und 56 bestimmt der Abstandssensor 50, 58 zusätzlich
noch den Abstand zu einem vorgegebenen Messpunkt auf der Karosserie
des Kraftfahrzeugs 4, insbesondere zum höchsten
Punkt dessen Dachs. Die Datenverarbeitungseinheit berechnet aus
der Abbildung der Messtargets 6, 8, 10, 12 die
Abstände zwischen der jeweiligen Messkamera 14, 16 bzw. 26, 28, 30, 32 und
dem jeweiligen Messtarget 6, 8, 10, 12,
und sie berechnet aus diesen Abständen, aus dem Abstand
des Abstandssensors 50, 58 zu dem Messpunkt auf
der Karosserie, sowie aus der Position der Messkameras 14, 16 bzw. 26, 28, 30, 32 zueinander
die Höhenstände der Räder des Kraftfahrzeugs 4.
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Nach
Ermittlung der Höhenstände der Räder des
Kraftfahrzeugs 4, entweder basierend auf dem Erfassen der
Abstandstargets 46, 54 durch die entsprechenden
Messkameras 14, 16 bzw. 26, 28, 30, 32 oder
basierend auf den Abstandssensoren 50, 58, kann
die Datenverarbeitungseinheit daraus Sollwerte für die
räumliche Stellung der Vorder- und Hinterräder
ermitteln, die für die Beurteilung der Qualität
der von der Datenverarbeitungseinheit ermittelten räumlichen
Stellung der Vorder- und Hinterräder bspw. durch einen
Vergleich herangezogen werden kann.
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- 2
- erster
Messplatz
- 4
- Kraftfahrzeug
- 6,
8, 10, 12
- Messtarget
- 14,
16
- Messkameras
- 18,
20
- Kamerablickfelder
- 22
- Tragbalken
- 24
- zweiter
Messplatz
- 26,
28, 30, 32
- Messkameras
- 34,
36, 38, 40
- Kamerablickfelder
- 42
- Tragrahmen
- 44
- dritter
Messplatz
- 46
- Abstandstarget
- 48
- vierter
Messplatz
- 50
- Abstandssensor
- 52
- fünfter
Messplatz
- 54
- Abstandstarget
- 56
- sechster
Messplatz
- 58
- Abstandssensor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 97/14016 [0002, 0005, 0018]